Чем различаются чугун и сталь?
Обратимся к твердым ископаемым и прежде всего — к рудам, содержащим железо. Когда-то умение выплавлять этот металл в прямом смысле слова влияло на ход истории. Наконечники копий и стрел, сделанные из уже хорошо освоенной бронзы (сплава меди с оловом), уступали по прочности железным. И те государства, где овладели выплавкой и обработкой железа, получали значительное военное преимущество перед «отсталыми» соседями.
Как же получить хорошее железо? А знаете ли вы, что чистого железа, в общем-то, нет? Дело в том, что некоторые чистые металлы либо проявляют не самые лучшие свойства, либо быстро окисляются — ржавеют — на воздухе. О чем же тогда идет речь?
Конечно, вы слышали о чугуне и стали. Так вот, и то, и другое — железо, но соединенное в разных пропорциях с углеродом, получаемым из угля. В чугуне его больше и качества чугуна похуже, чем у стали. Он очень тверд, однако весьма хрупок. Эти свойства часто сочетаются, например твердая стеклянная ваза очень легко разбивается, не так ли?
А в стали, мало того, что уменьшено количество углерода, но еще и добавлено много разных элементов — марганца, хрома, вольфрама и других. Каждый из них вносит, как разные художники — в портрет одного и того же человека, свои черты. И сталь получается то более упругой, то более прочной, то более жаростойкой.
Но процесс выплавки стали до сих пор очень трудоемок. В большинстве случаев сперва из руды, соединяемой с углем, выплавляют в доменных печах чугун. Затем его в мартеновских печах или в так называемых конвертерах переплавляют в сталь. И главное в этих процессах — найти наилучшее сочетание железа с другими добавками.
Вот этот сложный переход от руды к стали и вызвал постройку огромных металлургических заводов, занимающих большие площади и очень сильно загрязняющих воздух и воду.
Но отказаться от производства стали пока невозможно. Для чего она только не нужна: и для обшивки кораблей, для паровых котлов, артиллерийских орудий, проволоки, бтюни, колес… И люди стали изобретать иные способы получения стали.
Часто, чтобы придать нужную форму детали, необходимо заготовку для нее разделить на части. Ну, самый простой пример: когда распиливают на кружки бревно — как колбасу ножом. И металл, конечно, можно распилить, дома для этого держат пилу-ножовку. Но сколько же при этом порой его (в отличие от колбасы!) теряется впустую — в опилках. Да и после…
Детали при обработке приходится не только разъединять, но и, напротив, крепко присоединять друг к другу. Вспомните, как говорят о неразлучных друзьях — не разлить водой, прикипели один к другому. Чуть-чуть изменим слова: прикипеть — приварить. Вот этот процесс так и стали именовать — сварка. Ее прародителем был способ прикрепления одних материалов к другим с помощью…
Отделка золотом была хорошо известна древним египтянам. Например, на саркофаг фараона Тутанхамона пошло более ста килограммов золота. Металл, прекрасно обработанный золотых дел мастерами, до сих пор вызывает восхищение. Медь стали использовать для орудий труда и предметов домашнего обихода, скорее всего, более пяти тысяч лет назад. Во всяком случае, этим временем датируется медная сковорода, найденная на…
Там плавят медь, варганят крицы:И горен день и ночь кипит;И мех вздувает надувальный;И, раз под раз подъемлясь в лад,Стучит и бьет за млатом млатПо ребрам звонкой наковальни… Ф. Глинка Как точно ухвачены в этих стихах тонкости процесса… чего? Перейдя от поэтического языка к техническому, назовем этот процесс обработкой металла. Вот полезные ископаемые извлечены из-под земли,…
Еще в позапрошлом столетии наш великий ученый Д. И. Менделеев говорил, что топить нефтью — то же самое, что топить ассигнациями (бумажными деньгами). И он был совершенно прав. Даже если употреблять нефть как топливо, все равно прежде стоит ее переработать. И сегодня в развитых странах предпочитают не «гнать» нефть на продажу в сыром виде, а…
Можно ли сократить бег по такой длинной дистанции? Изучение свойств металлов привело к новым открытиям. Наука снабдила металлургов знаниями о внутреннем строение вещества. И оказалось, что вовсе не обя-зательно делать процесс получения стали таким многоступенчатым. Ведь когда-то железо получали из руды в маленьких печурках-горнах «в один присест» — просто нагревая ее вместе с древесным углем….
А как еще можно получить сталь? И почему только сталь, ведь нам нужны и другие металлы? Например, алюминий более выгодно выделять из руды с помощью процесса, называемого электролизом. В огромную ванну загружается руда, содержащая алюминий, ее растворяют, нагревают и погружают в нее электроды, с помощью которых в ванну подается электрический ток. Во время протекания тока,…
Металл получен, или, как говорят металлурги, сварен, как правило, в виде слитка. Но это пока отнюдь еще не деталь, а только более или менее подходящая для нее заготовка. Что с ней делают дальше, как формируют? Теперь ее подвергают таким видам обработки, как прокатка, ковка, штамповка, литье. Еще горячие стальные бруски пропускают через систему вращающихся валков….
Каким образом можно сделать деталь блестящей, гладкой, приятной на ощупь? Всего этого добиваются также несколькими способами ее обработки. Как правило, при этом стараются «убить сразу нескольких зайцев», то есть преследуют несколько целей. Вот, скажем, бампер легкового автомобиля — блестит, как зеркало. А ведь это дешевый и грубый, но прочный металл покрыли тонким слоем более дорогого,…