МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВс небольшим количеством примесей (углерода, кремния, марганца, серы и фосфора). Чугун — такой же сплав, но имеющий большее количество углерода и примесей, чем сталь, и в силу этого отличный от нее по физическим свойствам. Специальные, или легированные, стали обладают высокими механич. качествами или особыми свойствами: жароупорностью, сопротивлением ржавлению и пр. Некоторые из них представляют сплавы железа с значительным количеством других металлов: марганца, хрома, никеля и пр., так же как и специальные чугуны, употребляющиеся при выплавке стали (см. Сталь).
В быту принято называть железом металл сравнительно мягкий, поддающийся ковке и сварке, а сталью — металл твердый, поддающийся закалке. Таблица 12 дает химический состав некоторых разновидностей черного металла (в %):
Наименование
Углерод (С)
Кремний (Si)
от
ДО
ДО
ДО
от сплавления пустой породы руды и части невосстановившихся окислов железа. Для уплотнения, сваривания отдельных зерен металла и удаления шлака вынутая из горна крица подвергалась обжатию под молотом и снова помещалась в печь для дальнейшего нагрева и обработки. В конечном результате получался кусок металла весом 2—10 кг. На 1 кг железа расходовалось ок. 12 кг угля и 9—10 кг железной руды. Получение из железа стали путем поверхностной цементации его углеродом было известно в Египте еще во втором тысячелетии до хр. э.; стальным оружием пользовались и греки во время Троянской войны. Войны, которые под именем Крестовых походов вели латинские страны с Востоком, значительно расширили знания населения этих стран по обработке металлов. Эти знания у народов древних культур были выше, чем у народов Центр. Европы (дамасская сталь, индийский Табл. 12.
Фосфор (Р)
от
до
Чугун литейный № 00, коксовой плавки, южных заводов, ОСТ 6386 3, 5 3, 75 3, 75 4, 25 0, 5 0, 8 0, 1 0, 3 Чугун передельный № 4, древесноугольный, ОСТ 8088 ...........
3, 5 4, 5 1, 25 1, 75 0, 5 1, 00 0, 03 0, 1 Силико-шпигель, коксовой плавки, южных 0, 2 заводов, ОСТ 6386 . . 4, 0 5, 0 9, 0 12, 0 18, 0 24, 0 Мягкая поделочная _ _ сталь..........................
0, 2 О, 2 0, 3 0, 5 0, 8 0, 05 Твердая инструменталь_ 0, 03 ная сталь..................
0, 9 1, 1 0, 15 0, 25 0, 2 0, 4 Хромо-никелевая сталь 0, 08 0, 55 0, 35 0, 2 0, 6 0, 035 —
— — -. — Жароупорная сталь . . 0, 31 0, 40 2, 4 2, 7 Быстрорежущая сталь (средний современный состав) . ... 0, 6 ..................
0, 2 0, 3 0, 75 0, 1 0, 3 —
—
Этапы развития техники М. Переход человечества . от употребления камня для орудий труда и оружия к употреблению металла происходил в течение нескольких тысячелетий.
Первыми вошли в употребление медные и бронзовые изделия, поскольку выплавка меди и олова требует более низкой температуры, чем железо. Древнейшие упоминания о железе в памятниках древнего Египта относятся к четвертому тысячелетию до христианской эры.
К третьему тысячелетию относятся упоминания о применении железа в Китае. Плиний (79—23 до христианской эры) упоминает о свойствах железа и его обработке, а Диодор Сицилийский (60 до христианской эры) описывает производство железа на острове Эльбе.
На территории Союза ССР древнейшие железные изделия находятся в скифских курганах Черноморских степей и относятся к 7 веку христианской эры.
Человек прежде всего научился получать железо непосредственно из руды сыродутным способом. В горн, первоначально представлявший собой яму, выкопанную в земле и выложенную тугоплавкими камнями, накладывали смесь железной руды и древесного угля. Воздух, необходимый для горения угля, первоначально подавался естественной тягой, потом помощью ручных мехов. Под влиянием окиси углерода (СО) и углерода топлива железо частично восстанавливалось из руды, давая тестообразный продукт — мало науглероженное . железо, смешанное со шлаком, образовавшимсяСера (S)
Хром (Сг)
Никель Вольф
Ванарам (W) дий (V) (Ni)
от
от |
от )| ДО
ДО
ДО
от
до
0, 03 . __
0, 04
_
0, 03
_
0, 05
_
_ — _ 0, 03 0, 035 0, 5 2, 0 1, 5 4, 5 26 17 19 24
— —
—
—
3, 5
5, 0
—
—
_
_
— — —
_ — .
—
— — • —
_ — — 22
0, 2 1, 5
булат). С течением времени для движения мехов научились использовать силу падения воды, что позволило увеличить размеры и производительность горна. В Средние века, как и в древности, производство железа носило кустарный характер, и шло оно гл. обр. на изготовление оружия и частью — на примитивные орудия труда. Постепенное увеличение размеров горна в высоту привело в Средние века к созданию шахтной печи — «блауофен» (рис. 1) — высотой около 6 ж, являвшейся переходным типом к собственно доменной печи. Усиление воздуходувных средств благодаря применению водяного привода привело к развитию в печи более высокой температуры, чем прежде, и появились случаи получения части металла в жидком и рис. 1. более науглероженном виде, — получался чугун. Лишь в 14 в. появились первые чугунные отливки (в Англии), а в 1415 — литейная, для отливки пушечных ядер, во Фрейбурге. Блауофены служили для получения кричного железа и для
