Jak Železo A Ocel Fungují

{h1}

Rafinace železné rudy je jedním z historicky nejvýznamnějších úspěchů všech dob. Zjistěte, jak se z železa stává ocel a k čemu se používá.

-Pokud byste měli sledovat lidskou genetickou stezku zpět přes tisíciletí, našli byste primitivní stvoření bojující o oporu na pravěké Zemi. Protože postrádají přirozené, fyzické výhody jiných zvířat, je to zázrak, který lidé dokázali vyrazit z cenozoické éry. Homo sapiens měl samozřejmě oproti ostatním zvířatům jednu výhodu: schopnost vyrábět a používat nástroje. I když jim chyběly lví zuby a drápy nebo jelení defenzivní parohy, naučili se vyrobit vlastní zbraně ze světa kolem nich.

Nejstarší známé nástroje se datují 2,6 milionu let do doby, kdy lidé používali tvarovaný kámen k provádění různých úkolů [zdroj: Encyclopaedia Britannica]. Koneckonců, naostřená hornina může potenciálně krájet, bodnout, seškrábat, libru a bludgeon. Postupem času se lidé začali specializovat na své nástroje a vytvářeli vše od šípů po tloučky pro mletí obilí. Přesto je kámen křehké, nepružné médium. Nakonec dokázali určit odolnější a kujnější prvky a jejich slitiny: nejprve měď, poté bronz a železo. Místo odlupování nebo lámání pod tupou silou se ukázaly jako poddajné.

Pokud byste museli pojmenovat technologie, které měly největší vliv na moderní společnost, rafinace prvku z těžkých kovů žehlička by musel být blízko vrcholu. Železo tvoří obrovské množství moderních produktů. zejména uhlík, komerční železo, které nazýváme ocel. Auta, traktory, mosty, vlaky (a jejich kolejnice), nářadí, mrakodrapy, zbraně a lodě, to vše závisí na železe a oceli, aby byly silné. Železo je tak důležité, že primitivní společnosti jsou měřeny okamžikem, ve kterém se učí, jak jej vylepšit. Odtud pochází klasifikace „doby železné“.

- Už jste někdy přemýšleli, jak lidé rafinují železo a ocel? Pravděpodobně jste už slyšeli železnou rudu, ale jak proměníme desku skály v soubor chirurgických nástrojů z nerezové oceli nebo lokomotivu? V tomto článku se dozvíte vše o železe a oceli.

Výhody železa

Zkušení kováři dokážou zahřáté železo zpracovat do téměř jakéhokoli tvaru, jaký si lze představit.

Zkušení kováři dokážou zahřáté železo zpracovat na jakýkoli tvar, jaký si lze představit.

-Iron je neuvěřitelně užitečná látka. Je to zatím méně křehké než kámen, ve srovnání se dřevem nebo mědí, extrémně silné. Při správném zahřátí je železo také snadno snadno tvarovatelné do různých podob, stejně jako je rafinováno pomocí jednoduchých nástrojů. A když už mluvíme o těchto nástrojích, železo na rozdíl od dřeva dokáže zvládnout vysoké teploty, což nám umožňuje stavět vše od ohnivých kleští až po pece. Na rozdíl od většiny látek můžete také magnetizovat železo, což je užitečné při vytváření elektrických motorů a generátorů. Konečně, určitě neexistují žádné železné nedostatky, kterých by se museli bát. Zemská kůra je 5 procent železa a v některých oblastech se prvek koncentruje v rudách, které obsahují až 70 procent železa.

Když porovnáte železo a ocel s něčím jako je hliník, uvidíte, proč to bylo tak důležité historicky. Chcete-li vylepšit hliník, potřebujete přístup k obrovskému množství elektřiny. Kromě toho, abyste mohli tvarovat hliník, musíte jej buď odlit nebo vytlačit. Se železem je však mnohem snazší manipulovat. Tento prvek byl užitečný pro lidi po tisíce let, zatímco hliník do 20. století nijak významně neexistoval.

- Naštěstí lze železo vytvářet relativně snadno pomocí nástrojů, které byly k dispozici primitivním společnostem. Pravděpodobně přijde den, kdy se lidé stanou tak technologicky pokročilí, že železo bude zcela nahrazeno hliníkem, plasty a podobně jako uhlík a skleněná vlákna. Ale právě teď poskytuje ekonomická rovnice levné železo a ocel obrovskou výhodu oproti těmto mnohem dražším alternativám.

Jediným skutečným problémem u železa a oceli je rez. Naštěstí můžete korozi ovládat natíráním, galvanizací, chromováním nebo potažením železa obětní anoda, která koroduje rychleji než silnější kov. Tuto poslední variantu považujte za najmutí bodyguarda, který vezme kulku prezidentovi. Aktivnější kov musí téměř úplně korodovat, než méně aktivní železo nebo ocel začne proces.

- Lidé přicházejí s nesčetným využitím železa, od tesařských nástrojů a kulinářských zařízení až po komplikované stroje a nástroje mučení. Předtím, než může být železo uvedeno do některého z těchto použití, musí být těženo ze země.

Hliník: Drahý kov

Snadnost výroby hraje při definování hodnoty materiálu obrovskou roli. 10-palcová (25 centimetrová) pyramida na špičce Washingtonského památníku je ve skutečnosti vyrobena spíše z hliníku než ze zlata, protože zlato bylo v roce 1884 méně cenné než hliník.

Železná Ruda

Možná to nebude vypadat moc, ale tento kus železné rudy je výchozím bodem všeho od přesného chirurgického vybavení až po zesílené mrakodrapy.

Možná to nebude vypadat moc, ale tento kus železné rudy je výchozím bodem všeho od přesného chirurgického vybavení po zesílené mrakodrapy.

- Než začalo mnoho starověkých civilizací přecházet z doby bronzové do doby železné, někteří výrobci nástrojů již vytvářeli železné nástroje z kosmického zdroje: meteority. Egypťané nazývaní „černou mědí“, není meteorické železo druh látky, kterou člověk najde na obrovských, konsolidovaných místech. Řemeslníci našli bity a jejich kousky rozprostřené na velké vzdálenosti. Jako takový byl tento nebeský kov většinou používán v zatímco kováři občas používali meteorické železo k řemeslným mečům, tyto ceněné zbraně byly obvykle odsunuty k mužům velké moci, jako jsou kalifové ze sedmého století, o jejichž čepele se říká, že byly kované ze stejného materiálu jako Holy Black Stone Mekky [zdroj: Rickard].

Většina zemského železa však existuje v Železná Ruda. Ražená přímo ze země, surová ruda je směsí vlastní rudy a volná země volala gangue. Vlastní ruda může být obvykle oddělena rozdrcením surové rudy a jednoduše omytím lehčí půdy. Rozložit vlastní rudu je však obtížnější, protože se jedná o chemickou sloučeninu uhličitanů, hydrátů, oxidů, křemičitanů, sulfidů a různých nečistot.

Abyste se dostali k kouskům železa v rudě, musíte koruška to ven. Tavení zahrnuje zahřívání rudy, dokud se kov nestane houbou a chemické sloučeniny v rudě se nerozpadají. Nejdůležitější je, že uvolňuje kyslík ze železné rudy, která tvoří vysoké procento běžných železných rud.

Nejprimitivnějším zařízením používaným k tavení železa je květ. Kovář tam spaluje uhlí železnou rudou a dobrou zásobou kyslíku (poskytovanou měchem nebo dmychadlem). Uhlí je v podstatě čistý uhlík. Uhlík se kombinuje s kyslíkem a vytváří oxid uhličitý a oxid uhelnatý (uvolňuje při tom hodně tepla). Uhlík a oxid uhelnatý se kombinují s kyslíkem v železné rudě a odvádějí jej pryč, čímž zanechávají kovový kov.

V květu není oheň dostatečně horký, aby úplně rozpustil železo. Místo toho se železo zahřívá na houbovitou hmotu obsahující železo a křemičitany z rudy. Zahřívání a bourání této hmoty (nazývané květ) vytlačuje nečistoty a míchá sklovité křemičitany do kovového železa a vytváří tepané železo. Kované železo je odolné a snadno se pracuje, takže je ideální pro vytváření nástrojů.

Výrobci nástrojů a zbraní se naučili cítit měď dlouho předtím, než se železo stalo dominantním kovem. Archeologické důkazy naznačují, že kováři na Středním východě tavili železo již v roce 2500° C, ačkoli to bylo více než tisíc let, než se železo stalo dominantním kovem v regionu.

- Kováři by pro vytvoření vyšších kvalit železa vyžadovali lepší pece. Technologie se během staletí postupně vyvíjela. V polovině roku 1300 umožnily vyšší pece a ručně ovládané měchy evropské pece dostatečně horké, aby nejen změkčovaly železo, ale roztavily jej.

Vytváření železa

Pracovník zakrývá ocelovou strusku nalitou na zem písečnou zeminou v továrně na nerezovou ocel.

Pracovník zakrývá ocelovou strusku nalitou na zem písečnou zeminou v továrně na nerezovou ocel.

- Pokročilejší způsob, jak tavit železo, je ve vysoké peci. Do vysoké pece se plní železná ruda, uhlí nebo koks (koks je uhlí vyrobené z uhlí) a vápenec (CaCO)3-). Obrovské množství proudu vzduchu ve spodní části pece a vápník ve vápenci se kombinují se silikáty za vzniku strusky. Tekuté železo se shromažďuje na dně vysoké pece, pod vrstvou strusky. Kovář pravidelně nechává tekuté železo vytékat a ochladit.

V tomto okamžiku tekuté železo typicky protéká kanálem a do lože písku. Jakmile se ochladí, je tento kov známý jako prasečí železo. Chcete-li vytvořit tunu surového železa, začněte se 2 tunami (1,8 metrických tun) rudy, 1 tunou koksu (0,9 metrických tun) a půl tuny (0,45 metrických tun) vápence. Oheň spotřebovává 5 tun (4,5 metrických tun) vzduchu. Teplota v jádru vysoké pece dosahuje téměř 3 000° F (asi 1600° C).

-Pig železo obsahuje 4 až 5 procent uhlíku a je tak tvrdé a křehké, že je téměř k ničemu. Pokud s tím chcete dělat cokoli, máte tři možnosti. Nejprve jej můžete roztavit, smíchat se struskou a vytlačit, aby se odstranila většina uhlíku (až na 0,3 procenta) a vytvořit silné, tvárné kované železo. Druhou možností je roztavit surové železo a kombinovat ho s železným šrotem, vytékat nečistoty a přidávat slitiny do formy litina. Tento kov obsahuje 2 až 4 procenta uhlíku, spolu s množstvím křemíku, manganu a stopových nečistot. Litina, jak název napovídá, se obvykle odlévá do forem, aby vytvořila širokou škálu dílů a produktů.

- Třetí opt-ion pro surové železo je posunout proces rafinace ještě dále a vytvořit ocel, kterou prozkoumáme na další stránce.

Výhoda železa

Mezi 15. a 20. stoletím měly některé země průmyslovou nohu v konkurenci kvůli dostupnosti ložisek železné rudy. Například Čína, Indie, Anglie, Spojené státy, Francie, Německo, Španělsko a Rusko mají značné zásoby železné rudy. Když si vzpomenete na historický význam všech těchto zemí, můžete vidět korelaci!

Vytváření oceli

Naběračka nabitá roztaveným železem se přibližuje k vysoké peci, která ji převede na tekutou ocel.

Naběračka nabitá roztaveným železem se přibližuje k vysoké peci, která ji převede na tekutou ocel.

-Steel je železo, které odstranilo většinu nečistot. Ocel má také konstantní koncentraci uhlíku v celém (0,5 až 1,5 procenta). Nečistoty, jako je oxid křemičitý, fosfor a síra, ohromně oslabují ocel, takže je třeba je odstranit. Výhodou oceli oproti železu je velmi zlepšená pevnost.

pec s otevřeným ohněm je jedním ze způsobů, jak vytvořit ocel ze surového železa. Surové železo, vápenec a železná ruda přecházejí do pece s otevřeným ohněm. Zahřeje se na asi 1 600° F (871° C). Vápenec a ruda tvoří strusku, která se vznáší na povrchu. Nečistoty, včetně uhlíku, jsou oxidovány a plavou ze železa do strusky. Když je obsah uhlíku správný, máte uhlíkovou ocel.

Dalším způsobem, jak vytvořit ocel ze surového železa, je Bessemerův proces, který zahrnuje oxidaci nečistot v surovém železe foukáním vzduchu skrz roztavené železo v a Bessemerův převodník. Oxidační teplo zvyšuje teplotu a udržuje železo roztavené. Jak vzduch prochází roztaveným surovým železem, nečistoty se spojí s kyslíkem za vzniku oxidů. Oxid uhelnatý hoří a další nečistoty tvoří strusku.

Většina moderních oceláren však používá k výrobě oceli tzv. Základní kyslíkovou pec. Výhodou je rychlost, protože proces je zhruba 10krát rychlejší než pec s otevřeným ohněm. V těchto pecích fouká vysoce čistý kyslík skrz roztavené surové železo, což snižuje hladiny uhlíku, křemíku, manganu a fosforu. Přidání chemických čisticích prostředků se nazývalo toky pomáhají snižovat hladiny síry a fosforu.

V tomto bodě může být s ocelí legováno množství kovů, aby se vytvořily různé vlastnosti. Například přidání 10 až 30 procent chrómu vytváří nerezovou ocel, která je velmi odolná vůči rzi. Přídavkem chromu a molybdenu se vytváří chromovaná ocel, která je pevná a lehká.

Když o tom přemýšlíte, existují dvě přírodní nehody, které lidským technologiím usnadnily postup a rozmach. Jedním z nich je obrovská dostupnost železné rudy. Druhým je dostupnost obrovského množství ropy a uhlí pro výrobu železa. Bez železa a energie bychom se asi nedostali tak daleko, jak jsme dnes.

Prozkoumejte odkazy na další stránce a dozvíte se více o železe a oceli.

Jak Železo A Ocel Fungují

FAQ - 💬

❓ Jak se ze železa vyrábí ocel?

👉 Ocel se tradičně vyrábí zkujňováním surového železa s přísadou ocelového šrotu anebo pouze z ocelového šrotu v obloukových pecích. Během výroby se ve vsázce snižuje obsah uhlíku, fosforu a síry.

❓ Jaký je rozdíl mezi železem a oceli?

👉 Surové železo se získává z oxidické železné rudy tavením. Naproti tomu ocel je umělou slitinou železa a uhlíku (a dalších prvků), jakož i litiny a surového železa.

❓ Co dělá železo?

👉 Proč je železo pro organismus důležitéNejvětší část železa v lidském těle je obsažena v červeném krevním barvivu, hemoglobinu. Ten je součástí červených krvinek. Červené krvinky zajišťují přenos kyslíku z plic do ostatních tkání. To je zásadní pro lidskou existenci.

❓ Jaký prvek zpevňuje železo na ocel?

👉 Zušlechtěné železo (kujné železo, ocel) obsahuje do 1,7 hmot. % C. Výroba oceli (zkujňování železa) spočívá především ve snižování obsahu uhlíku vzdušným kyslíkem v kyslíkových konvertorech nebo přidáním oxidů železa (rudy nebo železného šrotu) v nístějových pecích (proces Siemensův-Martinův).

❓ Jak vzniká ocel?

👉 Výroba oceliNovověký způsob výroby oceli je metalurgický proces, při kterém se ze surového železa vyrobeného ve vysoké peci získává slitina železa s uhlíkem a dalšími chemickými prvky. Množství uhlíku se při tom snižuje na požadovanou úroveň stejně jako podíl nečistot, jakými jsou především síra a fosfor.

❓ Co tvoří ocel?

👉 Ocel je slitina železa, uhlíku a dalších legujících prvků, která obsahuje méně než 2,14 % uhlíku. Při obsazích uhlíku vyšších než 2,14 % se hovoří o litinách.


Video Doplněk: Jak se vyrábí železo a ocel.




Výzkum


Chceš Vášnivé Děti? Nechte Je Na Pokoji
Chceš Vášnivé Děti? Nechte Je Na Pokoji

Umělé Zemětřesení Hotspot Odhaleno: Oklahoma
Umělé Zemětřesení Hotspot Odhaleno: Oklahoma

Science News


27 Rozměry! Fyzici Vidí Fotony V Novém Světle
27 Rozměry! Fyzici Vidí Fotony V Novém Světle

Podivná Nová Stvoření Nalezená V Antarktidě
Podivná Nová Stvoření Nalezená V Antarktidě

Proč Může Být Váš Moskevský Nápoj Mule Nebezpečný
Proč Může Být Váš Moskevský Nápoj Mule Nebezpečný

Organické Maso Může Mít Vyšší Riziko Parazitů
Organické Maso Může Mít Vyšší Riziko Parazitů

500 Pravých Velryb By Mohlo Čelit Špatnému Osudu (Op-Ed)
500 Pravých Velryb By Mohlo Čelit Špatnému Osudu (Op-Ed)


CS.WordsSideKick.com
Všechna Práva Vyhrazena!
Reprodukce Jakéhokoliv Materiálu Povoleno Pouze Prostanovkoy Aktivní Odkaz Na Internetové Stránky CS.WordsSideKick.com

© 2005–2024 CS.WordsSideKick.com