Төмен көміртекті темір қорытпасы

Кіріспе

Темір қорытпасы, көміртегінің өте төмен мөлшерімен (0,05% төмен) сипатталатын материал.

Қалқан темір – құйма темірге (2,1-4,5%) қарағанда көміртегінің мөлшері өте төмен (0,05% азырақ) болатын темір қорытпасы. Ол темірдің жартылай балқытылған массасы болып табылады, құрамында талшықты шлактар (салмағы бойынша 2% дейін) қосылған. Бұл оған ойып, тотыққанда немесе сынғанда көрінетін, ағаш сияқты "құрылымды" береді. Қалқан темір – берік, иілгіш, созылғыш, коррозияға төзімді және оңай пісірілетін материал, бірақ электрлік дәнекерлеуі қиын. Болат жасаудың тиімді әдістері мен болаттың көп мөлшерде қолжетімді болуынан бұрын, қалқан темір – иілгіш темірдің ең көп таралған түрі болды. Оған "қалқан" атауы, ыстық күйде шлакты шығарып тастау үшін балғамен соғып, орап немесе басқа тәсілмен өңделгендіктен берілген. Қазіргі кездегі қалқан темірдің функционалдық баламасы – жұмсақ болат, сондай-ақ төмен көміртекті болат деп те аталады. Қалқан темір де, жұмсақ болат та, қыздыру және суыту арқылы қатайту үшін жеткілікті көміртегіні қамтымайды, бірақ нағыз қалқан темір тоттануға әлдеқайда төзімді. Қалқан темірді өңдеу кезінде силикат шлагы талшықтарға айналдырылады. Оның массасының шамамен 99,4% темірден тұрады. Шлактардың болуы, мысықпен дәнекерлеу сияқты теміршілік операциялары үшін пайдалы болуы мүмкін, себебі силикат қоспалары ағынды ретінде әрекет етеді және материалға бірегей талшықты құрылым береді. Шлақтағы силикат талшықтары темірді коррозиядан қорғайды және соққы мен дірілден туындаған шаршаудың әсерін азайтады. Тарихи тұрғыдан қарағанда, қалқан темірдің шағын бөлігі болатқа тазартылып, негізінен семсерлер, аспаптар, балталар, кескіштер және басқа да жиектелген құралдар, сондай-ақ серіппелер мен қайрақтар жасау үшін қолданылған. 1860 жылдары қалқан темірге сұраныс ең жоғары деңгейге жетті, себебі броненосстық кемелер мен теміржолға үлкен сұраныс болды. Алайда, болатты жасаудың Бессемер және Сименс-Мартин процестері арқасында болаттың өндіріс құны төмендегенімен және жұмсақ болаттың қасиеттері, мысалы, сынғыштығы жақсарғандықтан, қалқан темірдің қолданылуы азайды. Көптеген бұйымдар, бұрын жұмсақ болаттан жасалмас бұрын, қалқан темірден жасалған, оларға тырнақтар, сымдар, тізбектер, рельстер, теміржол байланыстары, су және бу құбырлары, гайкалар, бұрандалар, жылқының ішектері, қолданбалар, вагон доңғалақтары, ағаш шатырларға арналған тартқыштар және әшекейлік темір бұйымдар жатады. 19 ғасырдағы қазандықтардың жарылыстарын зерттеулер, әсіресе сақтандыру компаниялары жүргізген зерттеулерде, себептердің басым көпшілігі қазандықты қауіпсіз қысымнан жоғары жұмыс істетудің нәтижесі екені анықталды, мақсат қуаттылықты арттыру немесе қазандықтың қысымды азайту клапандарының ақауы және қысым мен су деңгейін сенімді анықтау қиындықтары болды. Өндіріс сапасының нашарлығы да жиі кездесетін мәселе болды. Сонымен қатар, бу барабандарындағы темірдің қалыңдығы қазіргі стандарттармен салыстырғанда аз болды. 19 ғасырдың соңында, металлургтер жақсы темірдің қасиеттері мен процестерін жақсырақ түсінген кезде, бу машиналарындағы темірдің орнын болат басты. Сондай-ақ, отты түтіктермен жабдықталған ескі цилиндрлі қазандықтар, қауіпсіздігі жоғары су түтіктермен жабдықталған қазандықтарға ауыстырылды. Англияда жүргізілген талдаулар дәстүрлі балқытудан алынған қалқан темір гүлін 99,7% таза темірге айналдыруға болатынын көрсетті, онда көміртегінің іздері жоқ. Бұл кезде басқа қалқан темірлерге тән сымдардың болмауы анықталды, бұл оны теміршіге ыстық және суық күйде жұмыс істеуге өте қолайлы етеді. Таза темірдің коммерциялық көзі бар және теміршілер оны дәстүрлі қалқан темірге және басқа да жаңа буын темір металдарына балама ретінде пайдаланады.

Wrought iron is an iron alloy with a very low carbon content (less than 0.05%) in contrast to that of cast iron (2.1% to 4.5%). It is a semi fused mass of iron with fibrous slag inclusions (up to 2% by weight), which give it a wood like "grain" that is visible when it is etched, rusted, or bent to failure. Wrought iron is tough, malleable, ductile, corrosion resistant, and easily forge welded, but is more difficult to weld electrically. Before the development of effective methods of steelmaking and the availability of large quantities of steel, wrought iron was the most common form of malleable iron. It was given the name wrought because it was hammered, rolled, or otherwise worked while hot enough to expel molten slag. The modern functional equivalent of wrought iron is mild steel, also called low carbon steel. Neither wrought iron nor mild steel contain enough carbon to be hardened by heating and quenching, but true wrought iron is much more corrosion resistant. Wrought iron is highly refined, with a small amount of silicate slag forged out into fibers. It comprises around 99.4% iron by mass. The presence of slag can be beneficial for blacksmithing operations, such as forge welding, since the silicate inclusions act as a flux and give the material its unique, fibrous structure. The silicate filaments in the slag also protect the iron from corrosion and diminish the effect of fatigue caused by shock and vibration. Historically, a modest amount of wrought iron was refined into steel, which was used mainly to produce swords, cutlery, chisels, axes, and other edged tools, as well as springs and files. The demand for wrought iron reached its peak in the 1860s, being in high demand for ironclad warships and railway use. However, as properties such as brittleness of mild steel improved with better ferrous metallurgy and as steel became less costly to make thanks to the Bessemer process and the Siemens–Martin process, the use of wrought iron declined. Many items, before they came to be made of mild steel, were produced from wrought iron, including rivets, nails, wire, chains, rails, railway couplings, water and steam pipes, nuts, bolts, horseshoes, handrails, wagon tires, straps for timber roof trusses, and ornamental ironwork, among many other things. Various 19th century investigations of boiler explosions, especially those by insurance companies, found causes to be most commonly the result of operating boilers above the safe pressure range, either to get more power, or due to defective boiler pressure relief valves and difficulties of obtaining reliable indications of pressure and water levels. Poor fabrication was also a common problem. Also, the thickness of the iron in steam drums was low, by modern standards. By the late 19th century, when metallurgists were able to better understand what properties and processes made good iron, iron in steam engines was being displaced by steel. Also, the old cylindrical boilers with fire tubes were displaced by water tube boilers, which are inherently safer. demonstrated in England by analysis that a wrought iron bloom, from a traditional smelt, could be worked into 99.7% pure iron with no evidence of carbon. It was found that the stringers common to other wrought irons were not present, thus making it very malleable for the smith to work hot and cold. A commercial source of pure iron is available and is used by smiths as an alternative to traditional wrought iron and other new generation ferrous metals.

Қолданбалар

Құйылған темірден жасалған жиһаздың тарихы Рим дәуіріне дейін барып жетеді. Лондондағы Вестминстер аббаттығында 13 ғасырға жататын темір қақпалар бар, ал құйылған темір жиһаз Ұлыбританияда 17 ғасырда, Уильям III және Мэри II патшалардың билігі тұсында ең жоғары танымалдыққа ие болды. Дегенмен, құйма темір мен арзан болат құйылған темір өндірісінің біртіндеп азаюына себеп болды; Ұлыбританиядағы соңғы құйылған темір зауыты 1974 жылы жабылды. Одан бөлек, нан пісіруге арналған тіреулер, шарапқа арналған сөрелер, ыдыс-аяқ ілуге арналған тіреулер, етажерлер, үстел аяқтары, жазу үстелдері, қақпалар, төсектер, шамдар, перде таяқшалары, барлар және бар орындықтары сияқты үйдің сәнін безендіруге де қолданылады. Бүгінде қолжетімді құйылған темірдің басым бөлігі қайта өңделген материалдардан жасалған. Ескі көпірлер мен порстардан шығарылған зәкір тізбектері осыған негізгі себепші. Құйылған темірдің коррозияға қарсы жоғары төзімділігі темір кенінде табиғи түрде кездесетін кремнийлі қоспаларға, атап айтқанда темір силикатына байланысты. "Құйылған темір" қақпаларын жасау үшін жұмсақ болат пайдаланылса да, қақпа және қоршау саласында ондаған жылдар бойы жалпы термин ретінде қолданылып келеді. Бұл негізінен нағыз құйылған темірдің жеткілікті емесуімен байланысты. Болаттан жасалған бұйымдарды коррозиядан қорғау үшін ыстық түрде мырышпен қаптауға болады, ал құйылған темірге мұндай процедура қолданылмайды.