Støbejern |
---|
Faser af jern-carbon-legeringer |
|
Strukturer af jern-carbon-legeringer |
|
Blive |
|
støbejern |
|
Støbejern er en legering af jern med kulstof (og andre grundstoffer), hvor kulstofindholdet er mindst 2,14% (det begrænsende opløselighedspunkt for kulstof i austenit på tilstandsdiagrammet ), og legeringer med et kulstofindhold på mindre end 2,14 % kaldes stål . Kulstof giver jernlegeringer hårdhed , hvilket reducerer duktilitet og sejhed . Kulstof i støbejern kan være til stede som cementit og grafit . Afhængigt af grafittens form og mængden af cementit skelnes der mellem hvide, grå, formbare og højstyrke støbejern. Støbejern indeholder permanente urenheder ( Si , Mn , S , P ), og i nogle tilfælde også legeringselementer ( Cr , Ni , V , Al og andre). Generelt er støbejern skørt . Støbejernsdensitet - 7,874 g/cm3
Råjern smeltes, normalt i højovne . Smeltepunktet for støbejern er fra 1147 til 1200 ° C, det vil sige omkring 300 ° C lavere end for rent jern.
Det russiske ord "støbejern" anses for at være et direkte lån fra de tyrkiske sprog [1] :
ČOƔ [chog] skinne, udstråling; flamme, varme [2] ; kritsa [3] → ČOƔÏN, ČOΔÏN [chogun, chodun] kobber [2] [4] , støbejern [3]
Lånene af det tyrkiske udtryk er direkte relateret til masseproduktionen af jern, jern og stål i byerne Volga Bulgarien, Bolgar og Dzhuketau i det 14.-15. århundrede. [en]
Oprindelsen af det tyrkiske udtryk er også forbundet med hvalen. trad. 鑄, pinyin zhù , pall. zhu , bogstaveligt talt: "hælde; støbt (metal) "og hval. trad. 工, pinyin gōng , pall. gong , bogstaveligt: "gerning" [5] . Dette indikerer dog ikke vejen til indtrængen af det kinesiske udtryk i det russiske sprog. Derudover tages sådanne fonetiske processer på kinesisk som indledende skift og vokalskift ikke i betragtning. Med andre ord, den moderne udtale af det kinesiske udtryk 鑄工 blev vedtaget for ganske nylig, ikke tidligere end det 17. århundrede.
På finsk betegnes støbejern med ordet Valurauta , som har to rødder og oversættes som støbejern ( rauta ); tilsvarende på engelsk ( støbejern ).
I begyndelsen af det 1. årtusinde f.Kr. e. teknologien til jernsmeltning i digler blev mestret i Kina og de tilstødende fjernøstlige områder. Ladningen bestod af blomstrende jern og trækul , smeltning blev udført i flere dage ved en temperatur over 1200 °C. Senere opfandt kinesiske metallurger en speciel ovn til smeltning af støbejern fra jernmalm eller blomstrende jern, kaldet den "kinesiske" kuppel. Ovnen var i det væsentlige en rå-ildovn ca. 1 m høj, udstyret med en blæseboks, der sørgede for luftstrøm til ovnen. I V-III århundreder f.Kr. e. I Kina blev produktionen af komplekse støbejernsstøbegods mestret. Denne periode anses for at være begyndelsen på kunstnerisk jernstøbning [6] [7] .
I begyndelsen af det 1. århundrede [8] dukkede støbejernsmønter op i Kina, men bronzemønter forblev i stor udbredelse indtil 1800-tallet [9] . I det 11. århundrede blev støbejernsspiret på Lingxiao- pagoden rejst . Fundene af støbejernskedler fra Den Gyldne Horde ( Tula-regionen ) [10] dateres tilbage til det 14. århundrede , men på Mongoliets ( Karakorum ) territorium vidste mongolerne , hvordan man lavede støbejernskedler så tidligt som kl. 1200-tallet [11] . I 1403 blev en jernklokke støbt i Kina ( Beijing ) [12] .
Fremkomsten af støbejern i Europa går tilbage til det 14. århundrede, hvor den første smeltning i shtukofen begyndte at producere flydende jern. I Rusland blev det første støbejern smeltet i det 16. århundrede [13] [14] . De mest aktive første huse blev bygget i 2. halvdel af det 15. århundrede i Italien, Holland og Belgien. Tyske metallurger fortsatte med at smelte metal i blauofen i lang tid [1] .
I det 14.-15. århundrede i Europa, fra det 16. århundrede - i Rusland dukkede de første solide støbejernskanoner og kanonkugler op [15] [16] [17] . Opdageren af denne teknologi anses for at være mesterstøberen Peter Boude fra landsbyen Buxted , som arbejdede i Henrik VIII 's støberi [18] .
I 1701 producerede Kamensky-jernstøberiet i Ural (Rusland) det første parti støbejern (262 kg). I Ural er jernstøbning blevet et folkehåndværk. I det 18. århundrede dukkede den første støbejernsbro op i England . I Rusland dukkede en støbejernsbro først op i begyndelsen af det 19. århundrede. Dette blev muliggjort af Wilkinsons teknologi . I samme århundrede begyndte man at lave skinner af støbejern [19] . Ud over industriel brug blev støbejern fortsat brugt i hverdagen. I det 18. århundrede dukkede støbejernsgryder op , som begyndte at blive meget brugt i det russiske komfur [20] .
I begyndelsen af det 18. århundrede blev problemet med udtømning af skove brugt til at producere trækul mere akut i Vesteuropa. Søgningen efter alternative brændstoffer til højovne begyndte. De første forsøg med brug af tilberedt kul og tørv ved højovnssmeltning blev udført i England og Tyskland allerede i første halvdel af 1600-tallet. I begyndelsen af det 18. århundrede blev teknologien til kulkoksning mestret i England. I 1735 blev råjern først smeltet i England ved kun at bruge kultjærekoks . Efterfølgende spredte koksmetallurgi sig over hele verden [14] [21] . I 1850 var 70 % af alle højovne i verden koksfyret, og i 1900 var 95 % [22] [23] .
I slutningen af det 18. århundrede indtog Rusland førstepladsen i produktionen af råjern og producerede 9908 tusind poods af råjern, mens England - 9516 tusind poods, efterfulgt af Frankrig, Sverige, USA [24] .
I begyndelsen af det 19. århundrede blev produktionen af duktilt jern mestret . I 2. kvartal af det 20. århundrede begyndte man at anvende legering af støbejern [13] .
I 1806 smeltede Storbritannien 250.000 tons råjern, der rangerede først i verden i sin produktion, og i midten af det 19. århundrede var halvdelen af verdens råjernsproduktion koncentreret i Storbritannien. Men i 1890 indtog USA førstepladsen i produktionen af råjern [25] . Teknologien fra Bessmer-processen (1856) og den åbne ovn (1864) gjorde det for første gang muligt at fremstille stål af støbejern. I det 19. århundrede blev støbejern i vid udstrækning brugt til at lave victorianske pejse [26] , såvel som dekorative elementer (for eksempel støbejernsristen til monumentet til Alexander II , 1890). Takket være fremstillingen af små skulpturer og gennembrudte produkter lavet af støbejern opnåede Kusinsky- og Kasli- fabrikkerne stor popularitet .
Udviklingen af støbemetoder til støbning af komplekse kunststøbegods på en fabrik i landsbyen Kasli førte til skabelsen af en metode til fremstilling af kerneforme, som stadig bruges i dag, især i værktøjsmaskiner [27] . Også i det 19. århundrede blev Londons 12-tommer vand- og kloakrør lavet af støbejern [28] .
Støbejern bruges som kulstofopløsningsmiddel til fremstilling af varmebestandige enkrystal syntetiske diamanter.
I henhold til formålet med brugen opdeles det resulterende råjern i
Baseret på deres kulstofindhold opdeles støbejern i
Afhængigt af tilstanden og kulstofindholdet i støbejern, som bestemmer typen af brud, er der
Afhængigt af formen af grafitindeslutninger er støbejern isoleret
Afhængigt af sammensætningen og strukturen af metalbasen,
Ifølge deres formål er støbejern opdelt i
Ifølge deres kemiske sammensætning er støbejern opdelt i
I industrien er sorter af støbejern mærket som følger:
Antifriktionsstøbejern:
Formbart støbejern er markeret med to bogstaver og to tal, for eksempel KCh 37-12. Bogstaverne KCh betyder formbart støbejern, det første tal er trækstyrken (i tiere af megapascal), det andet tal er den relative forlængelse (i procent), der karakteriserer duktiliteten af støbejern.
I 1892 producerede Tyskland 4,9 millioner tons råjern mod 6,8 i England, og i 1912 allerede 17,6 mod 9,0 [33]
Verdensproduktionen af råjern udgjorde i 2009 898,261 millioner tons, hvilket er 3,2 % lavere end i 2008 (927,123 millioner tons) [34] . De ti bedste råjernsproducerende lande var som følger:
Plads i 2009 |
Land | Råjernsproduktion, mt |
---|---|---|
en | Kina | 543.748 |
2 | Japan | 66.943 |
3 | Rusland | 43.945 |
fire | Indien | 29.646 |
5 | Sydkorea | 27.278 |
6 | Ukraine | 25.676 |
7 | Brasilien | 25,267 |
otte | Tyskland | 20.154 |
9 | USA | 18.936 |
ti | Frankrig | 8,105 |
I fire måneder af 2010 udgjorde verdensproduktionen af råjern 346,15 millioner tons. Dette resultat er 28,51 % mere end i samme periode 2009. [35]
støbejernstrappe
Bro over Severn - verdens første støbejernsbro
Støbejernspande _
Støbejernskomfur - grydeovn
støbejern kuljern
Mandehulsdæksel af støbejern
Jernbro over floden Severn ved Coalbrookdale, England (færdiggjort 1779)
Eglinton Tournament Bridge (færdiggjort ca. 1845), North Ayrshire , Skotland , bygget i støbejern
Den oprindelige bro over Tay fra nord (færdiggjort 1878)
Faldet bro over Tay fra nord (1880)
Ordbøger og encyklopædier |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Jernholdig metallurgi | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Generelle begreber Sorte metaller Legering Jern- og Stålværker Metallurgisk kompleks Historie om produktion og brug af jern | ||||||||||||
Kerneprocesser _ |
| |||||||||||
Hovedenheder _ |
| |||||||||||
Vigtigste produkter og materialer |
|
møntmetaller | |
---|---|
Metaller | |
Legeringer |
|
Møntgrupper | |
Metal grupper | |
se også |
|