Vas tulajdonságai és a technika története - a dolgok és anyagok - cikkek Directory

Vas: A tulajdonságok és a technika története

Ebben a részben a mi történetünk a hardver meg kell beszélni unalmas és elvont. Nevezetesen - a fázisállapotai a rendszer a „szén-vas”, és a mágikus átalakulás, amely, mint tudjuk, mindig kíséri az átalakulás egy rút kiskacsa egy gyönyörű hattyú, szögletes tizenéves lány vonzó szexuális lány, és a vas - öntött vasból vagy acélból.

A fizikai valóság ennek a folyamatnak, és valójában leír egy teljesen idegen kép:

Szinte minden a vas és acél éppen abban is. Ezért igyekszünk mondani erről az iparág a legizgalmasabb, de anélkül, hogy elveszítené a fontos fizikai részleteket.

Először is, meg kell foglalkozni a tiszta vas, amely nem tartalmaz semmilyen további szennyező anyagok, különösen a szén, amely meghatározza a különböző kellemes a szemnek vas fázisállapotai az első diagram.

Tiszta vas lehet két állam annak kristályrács, még mindig emlegetik fázisban.
Az első fázis az úgynevezett α-vas (alfa-vas-ferrit), amely alatti hőmérsékleteken is stabil 910 ° C és magasabb 1390 ° C-on és a γ-vas (gamma vas, ausztenit), stabil a hőmérséklet-tartományban 910 ° -1390 ° C-on A kristályrács a α-vas - tércentrált köbös, és γ-vas - lapcentrált köbös.
Szigorúan véve, feletti hőmérsékleten 1390 ° rácsos gamma vas átrendezett egy rács-ku kilenc szénatomos, úgynevezett delta vasat. Ez rács eltér a rács a alfa-vas valamivel nagyobb központjai közötti távolság a mov-atomok és tároljuk, amíg olvadási vas, azaz olyan hőmérsékletre, 1535 ° C-on
Ahhoz azonban, hogy megértsük, és az e cikk alkalmazásában, ez a rész is jelentéktelen - egyetlen sertés sem táplálja, legfeljebb 16 éves nem meleg vasat felett 1390 ° kovácsolással vagy semlegesítésére.

A mikro-szinten, úgy néz ki, mint ez:

Bal - a-vas vagy ferrit, a jobb oldalon - a γ-vas vagy ausztenit.

Érdekes - mindezek finom kristályos szerkezetében bekövetkezett fordul elő a merev vas darab éppen akkor, amikor eléri a következő kritikus hőmérséklet. Emellett a két kritikus pontok kapcsolódó átmenet ferrit, hogy az ausztenit és az ausztenit fázis a delta-vas egy másik kritikus pont - a pont a veszteséget a mágneses tulajdonságok a ferrit. Hőmérséklet felett 768 ° vas elveszti a képességét, hogy vonzza a mágnes. Nagyon alacsony fűtési sebesség és a hűtési crit cal vesztesége és nyeresége mágneses tulajdonságok nem esnek egybe egymással 12 °. Növelésével a hűtési sebesség mismatch kritikus pontok növekszik.

Ennek eredményeként a fűtési görbe a tiszta vas néz ki, hanem egzotikus - ahelyett, hogy egyenletesen fűtött vagy hűtött állandó hőbevitel kívülről vagy hőveszteség a környezetre vas periodikusan megáll, és „gondolni valami”, így mohón energia elnyelésére, amely költött, hogy új kristályrács szerkezetének vagy szabadon adja vissza hő átrendezésével a szerkezet a rács az ellenkező irányba.

„Polcok” hevítve vas. Ezek lehetővé teszik, hogy jobban ausztenit-ferrit.

Mit lehet érteni nézi a képeket a kristályrács a két fázis vas? Azonnal nyilvánvaló, hogy a γ-vas szerkezet összehasonlítása a α-vas sokkal „sűrű”, és ennek következtében sokkal tartósabb. Tény, hogy az azonos show és menetrend vas fűtés - energia fordított „polcokon”, és azonosítja a legjobb ausztenit - ott a kristályrács egy fene nagy kötési energia, és nem tárolja a ferrit.

Ez a helyzet a makro szinten - tiszta ausztenites meghaladja a tiszta ferrit az összessége fizikai tulajdonságok - ez tartós, akkor nagyobb a szakítószilárdsága (ez nyúlékony), és ő vyshetvordost Brinell-keménység. A keménysége ausztenit 170-220 Brinell egység. míg a tiszta ferrit általában nem több, mint 60-100 egységet.

Amint láttuk, a természeti események létezését tiszta ausztenit szobahőmérsékleten, lehetetlen - bomlik le ferrit (és számos más fázisállapotai vas leírjuk egy kicsit később) alatti hőmérsékleten 898 ° C-on Ezért az ókorban, egyre labda vas, emberek, nevezetesen ferrit kapott tény. Módszerek ötvöző acélok, amelyek lehetővé teszik, hogy a vas-ausztenites fázis alacsony hőmérsékleten találták az emberek sokkal később - a huszadik században.

A leggyakoribb módja az ausztenites fázis szobahőmérsékleten, a vas, hogy adjunk vas-nikkel. Nikkel megtartja a ausztenites fázis (γ-vas) még nulla vagy negatív hőmérséklet, míg a hatás figyelhető meg, mivel a nikkel tartalma csak 10% a teljes tömegére vonatkoztatva az ötvözet.
Ez a minőség ötvözet „vas-nikkel” lehetővé teszi, hogy az ősi felülmúlhatatlan pengék ausztenites vas meteorit.
Például, a sír király Tutanhamon közelében talált a két gyakorlatilag azonos penge: egy teljes arany, és a második - egy pengével tiszta légköri vas-nikkel ötvözet.

Ahhoz, hogy megértsük az erőt és keménységet réz, bronz, fa és egyéb anyagok - hozza a figyelmet egy kis asztal, ami azt mutatja, a keménységi értékeket a különböző anyagok poBrinellyu:

Mint látható, az ón bronz Brinell-keménysége 70-80 egység - még jobb volt. mint az első, puha bloomery vasat termelt primitív syrodutnyh kemencék, és amely egy lényegében tiszta ferrit (amelynek a szilárdsága néha 60 Brinell).

Ezért ne félj a jelenlegi válság, ha megfelelően sikítani (és köztük): „Az emberiség először szembesült azzal a helyzettel, ahol viszont az üzemanyag alacsonyabb EROEI!”. Ez valóban így van, ez veszélyes és kellemetlen, de nem végzetes. Csak meg kell mozgatni előre és felfelé.

Az átmenet a jó, a jó öreg bronz és tartós meteor ausztenit-ferrites a puha labda vas volt ősi harcosok nem kevesebb, mint katasztrofális most úgy tűnik, hogy elmozdulás atomenergia számunkra.
Milyen volt, hogy páncél vagy fegyver - nem csak nehezebb gyártani, mint a bronz, hanem alacsonyabb minőségű? Az egyetlen dolog, ami vigasztal őket egy ilyen helyzetben - a fák több alsóbbrendű keménységi értékek - 2-7 Brinell egység. Mivel a lágyvas kardot vagy baltát jobb volt, mint a fa. ;)

Azonban, a fázisdiagram húzott az első rajzban tartalmaz egy másik tengely más, mint a tengely hőmérsékletet. Ez a tengely mutatja a százalékos szén vas.
És ez a részlet ad egy csomó optimista színek a mi unalmas történet egy puha labdát vas.

A lényeg az, hogy a szén állítható belsejében található öntvény vas három alapvető állapotok: szilárd oldat formájában a ferrit és az ausztenit, mint egy kémiai vegyület a vas (cementit Fe3 C - vagy vas-karbid.), Vagy a formában a tiszta szén zárványok ( grafit).

És ez a három fajta szén a vas megállapítását, és meghatározzuk a legkülönbözőbb tulajdonságokat kapott vas és szén ötvözet.

És ami a legrosszabb szükséges szén a ferrit. A legtöbb szénatomján-holding, amely fel tudja oldani a fer Rita - csak 0,04%. Ferrit szó „durran” szén önmagában nem teszi lehetővé azt, hogy gyökeret annak köbös rács az α-vas. Tekintettel erre, a vas nyert a láp érc az első, alacsony hőmérsékleten syrodutnyh kemencék, nagyon tiszta, és ennek következtében - nagyon enyhe és nagyon enyhe. hogy mi már az előző részben ezt a történetet.

Ausztenit azonos oldani képes sokkal több szén - mintegy 2%. Ezért, ha egy syrodutnyh kemence hőmérsékletét emelkedni kezd 900 ° C fölötti - ingatlan a vas varázslatosan javulni kezdenek. Ez annak köszönhető, hogy az a tény, hogy ha feloldjuk a ausztenit, a szénatom, úgy nem tud „menekülni” bárhol egy tömör fémdarabot - kell lennie valahol „elrejtése” hűtés mellett a vas és az átmenet a magas hőmérsékletű ausztenit meglévő alacsonyabb hőmérsékleten ferrit.

Ennek eredményeként, a perlit egy igazi fém kompozit. Ez van kialakítva ausztenit során lassan hűtve. A hőmérséklet az ausztenit perlitté átalakítás 723 ° C-on A nagyon lassú újbóli haladást ezen a hőmérsékleten, cementit képződik szem formában (gömböcskék), majd perlites nevezett gyöngyfűzés stym. Ha további gyors hűtés cementitet pur-PETA vérlemezkék és az ilyen úgynevezett lamellás perlit.
BME ausztenit-perlit kapott száz más szerkezetek, amelyek a későbbiekben még kitérünk mellett nagyon gyors hűtés, hogy újra eredményeként jelentős expozíció.
A perlit mágnes erős és szívós. Keménysége tartományban 160-230 Brinell azonos minőségű és ausztenit. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a második komponens perlit - cementitet, ellentétben a ferrit sokkal kemény - a Brinell keménysége 800-820.

Ennek eredményeként alakul ki, különleges helyzetben - n borda, de puha ferrit a perlit ideális egészíti ki szilárd, de rideg cementitet, és a végén kiderül - a szép és okos.

Miután perlit - ez az acél.

Ez azt jelenti, hogy érdemes a régi kohászok, hogy átlépje a kritikus vonal a 900 ° C - és mágikusan összes tulajdonságait az vas kezdtek javulni. Egyre több szén megy ausztenit a perlit a perlit megnövekedett mennyiségű cementitet képest ferrit és a vas maga egyre jobb és jobb, esztergálás lépésről lépésre a magas minőségű szénacél.

Ezenkívül további mennyiségű szén hagyjuk radikálisan csökkenti az olvasztási hőmérséklet és a távol szennyeződések releváns korai salakok alkalmazott bloomery syrodutnyh eljárás olvadáspontjának csökkentésében vas.
Ez egyértelműen látható az első diagramon - ha tiszta vas olvadáspontja 1535 ° C, a vas, amely mintegy 4% szén - már 1100 ° C-on
Így, ha a régi syrodutnyh folyamat elkerülhetetlenül szükségessé hatalmas erőfeszítéseket Smiths, hogy „szorította” a salak kapott Kritsa, kiegészítve a szén és a folyamatot, és hagyjuk, hogy elkerülje a nem produktív munkaerő hamisítók és javítja bloomery acél minőségét.

Ezért a recept, hogy találtak több acélgyártó különböző időpontokban és különböző országokban volt egyszerű és egyértelmű:
„Lehetetlen, hogy oltsa el a kályha.” Nem lehet alacsonyabb a hőmérséklet, akkor nem hagyja ki a hőt a sütő, meg kell mászni magasabb és magasabb mentén hőmérsékleti skála, nem számít, mit vesz.

Az ugyanazon bloomery syrodutnyh sütőben is nagyobb lesz, és egyre több és több, megtartani a maximális hő- olvadási és fenntartani a belső hőmérséklet. Elvégre, mint emlékszünk a szöveg a hajók - a kocka gyorsabban nőnek, mint a tér.

A fiú nőtt fel. Bloomery sütő XIX Angliában.

Több kályha - a szén elaludni. szén több - magasabb, mint a kemence hőmérsékletét. További szén-dioxid a szénből az olvadékban - az olvadási hőmérséklete alatt a vas. Alacsonyabb a hőmérséklet a vaskohászat - képes elviselni kevesebb salak, salak kisebb - kevesebb kovácsok, akiknek szükségük van, hogy haladjanak és kovácsolni makacs virágzás, szorította belőle salak. Több szén ausztenitben - jobb minőségű perlit. Minél magasabb a minőségi perlit - jobb, mint az acél.

elágazási pont átkerült.

A litván Suli végén a XIV században még mindig azt mondja: „Smith követnie kell a hőt, és ha a készítmény vesz egy fényes szalmasárga színű (ez csak 1100 ° C), akkor le kell hűteni a kemence, mert ez a szín - jele a nyersanyag a túlmelegedéstől. Nem lehet emelni a hőmérsékletet a fenti a piros és sárga (amely csak 900 ° C-on) a nyersanyagok. "

Miért? Miért a Moszkva föld sütő üzemű melegebb, és a Litván Nagyhercegség sütő félt raskochegarit feletti mágikus pontja 900 ° C, ami azt jelenti, hogy szigorúan véve, elkezdte fő hozzáadott értékét az olvasztás vas?

Mindez a földrajz.
És az erdő, és a vizes élőhelyek és a kapcsolódó láp vas- és kiváló minőségű szén - végső soron - a terület.
Több sütő - több ércet kell letölteni a kapacitást. Több érc - több mocsarak körül. Több érc - több szenet kell fordulni az érc valami érdemlegeset. Több szén - több erdők. Több erdő - több széntüzelésű kályhák. Több szén kályhák - mint a terület, ahol szükség van a fát gyűjteni. Több erdők összegyűjtött - több mezőt rozs.

Primitív kemence égő szén.

Gyakran hallani a szót szinergia? Itt egy jó példa erre:

Birch.
Törvényei szerint az öröklés, nyír vagy tölgy erdők helyébe tűlevelű erdőkben, idő - 100-200 év. Másrészt, nyír, mint
igénytelen a feltételek és a leggyorsabban növekvő fa - a legjobb, ha lezárja a tiszta dugványok. Kiderült, ez a kép az erdő területén Oroszország rendszeresen kivágták - különben nem lenne annyi nyírerdők egész második évezred, és a magyar tölgy igen lenne a magyar tűlevelű erdők.

De Birch - nagyon rossz építőanyag, akkor hamar megromlik. Bútor nem túl jó - túl puha. Sőt, nyír jó csak tűzifa, kéreg, és mivel a huszadik században - rétegelt lemez. Ezen két úticél egyértelműen fontos - fa, kéreg - egyértelműen mellékterméke.

Ha figyelembe vesszük a erdőirtás egyszerűen opció csinál perjel-és égési mezőgazdaság, nem szükséges, hogy kivágták az erdőket olyan mennyiségben, majd dobja. mint tűzifa nem szükséges abban az időben a népsűrűség. És annyi vetésterülete nem szükséges.

Más azonban a helyzet a jelenléte kohászati ​​központ Oroszországban válik a kép sokkal átfogóbb.
Alakult egy település, akkor perjel-és égési mezőgazdaság, amelyről ismert, hogy sokkal hatékonyabb, mint a hagyományos füves vetésforgó. Kivágott fák -, hogy jön az első, majd szinte kizárólag nyírfák amely mindenekelőtt a magas minőségű szén - használt acélgyártás. És az önálló evés, és a versenyképes termékek jár. Népesség növekszik, úgy válik szorosan keretében meglévő telepek - közel azonnal kialakult egy új közösségi ugyanazzal a technológiával - javára a mocsarak és erdők Oroszországban megtelt.

De a Litván Nagyhercegség más a helyzet.
Polesskie mocsár délen. Erdőkben, de kisebb. A nyugati - a tenger és a kutyák-lovagok a keleti - Oroszország, amely képes arra, hogy olvad, és haladjanak a fém nem rosszabb, mint Litvániában.
Itt elkerülhetetlenül gondolja -, hogy szükséges, hogy felkavarják a kemence teljes - vagy inkább csendben olvad Critz minimális fémveszteségek salak, majd haladjanak, haladjanak, haladjanak bloomery lemezt a lágy, tiszta vas.

Végtére is, bármilyen áttörés a fejlesztés történik így. Első futtatásakor remény nélkül a polcon közelében a kritikus pontot, vagy a kezdeti szakaszának S-görbe. folyamatosan üzembe erő a következő áttörés, majd hirtelen a mágikus 900 ° C-on, „egyszerre”.
Steel. Fegyvereket. Kenyeret. Empire.

Itt van az, anya, és a Szent György napja.
Itt van az anyja, és áttörés.
Itt az Ön, az én anyám és az Empire.
Itt az Ön, kedves, és tenyésztő reaktorok.

Végtére is, ez az egész - csak linkek a lánc ezeréves tart és tart ezen a hideg, Chillmere, a mocsári és Erdőspuszták több mint egy évezred.
Ez a karakter - és ez a vérünkben.
És a szilárd oldat ausztenit. Mintegy amely, remélem, most már tudjuk, jobban, mint valaha.