stringtranslate.com

Кованое железо

Различные образцы кованого железа

Кованое железо — это сплав железа с очень низким содержанием углерода (менее 0,05%) в отличие от чугуна ( от 2,1% до 4%). Это полурасплавленная масса железа с волокнистыми шлаковыми включениями (до 2% по массе), придающими ей древесноподобное «зерно», заметное при травлении, ржавлении или изгибе до разрушения . Кованое железо прочное, податливое, пластичное , устойчивое к коррозии и легко сваривается ковкой , но его труднее сваривать электрически.

До разработки эффективных методов производства стали и появления большого количества стали кованое железо было наиболее распространенной формой ковкого железа. Он получил название «кованый» , потому что его ковали, прокатывали или обрабатывали иным образом, пока он был достаточно горячим, чтобы вытеснить расплавленный шлак. Современный функциональный эквивалент кованого железа — мягкая сталь , также называемая низкоуглеродистой сталью. Ни кованое железо, ни мягкая сталь не содержат достаточно углерода, чтобы их можно было упрочнить путем нагрева и закалки. [1] : 145  [ не удалось проверить ]

Кованое железо подвергается высокой очистке, с небольшим количеством силикатного шлака, выкованного в волокна. Он содержит около 99,4% железа по массе. [2] Присутствие шлака может быть полезным для кузнечного дела, например, для кузнечной сварки, поскольку силикатные включения действуют как флюс и придают материалу уникальную волокнистую структуру. [3] Силикатные нити в шлаке также защищают железо от коррозии и уменьшают эффект усталости, вызванный ударами и вибрацией. [4]

Исторически сложилось так, что небольшое количество кованого железа перерабатывалось в сталь , которая использовалась в основном для производства мечей , столовых приборов , долот , топоров и других режущих инструментов, а также пружин и напильников. Спрос на кованое железо достиг своего пика в 1860-х годах, когда он был востребован для броненосных военных кораблей и железных дорог . Однако по мере того, как такие свойства мягкой стали улучшались с улучшением черной металлургии , а производство стали стало менее затратным благодаря процессам Бессемера и процессам Сименса-Мартина , использование кованого железа сократилось.

Многие изделия, прежде чем они стали изготавливаться из мягкой стали , производились из кованого железа, в том числе заклепки , гвозди , проволока , цепи , рельсы , железнодорожные муфты , водопроводные и паровые трубы , гайки , болты , подковы , поручни , покрышки вагонов, ремни. для деревянных ферм крыш , декоративных металлических изделий и многого другого. [5] [примечание 1]

Кованое железо больше не производится в промышленных масштабах. Многие изделия из кованого железа, такие как ограждения , садовая мебель [ 6] и ворота, изготовлены из мягкой стали. [7] Они сохраняют это описание, потому что они напоминают предметы, которые в прошлом были обработаны вручную кузнецом ( хотя многие декоративные железные предметы, включая заборы и ворота, часто были отлиты, а не обработаны). [7]

Терминология

Слово «кованый» является архаичным причастием прошедшего времени от глагола «работать», поэтому «кованое железо» буквально означает «обработанное железо». [8] Кованое железо — это общий термин для обозначения товара, но он также используется более конкретно для готовых изделий из железа, изготовленных кузнецом . В отчетах британской таможни он использовался в более узком смысле : такое промышленное железо облагалось более высокой ставкой пошлины, чем то, что можно было бы назвать «необработанным» железом. Чугун , в отличие от кованого железа, хрупок и не поддается обработке ни в горячем, ни в холодном виде. Чугун может сломаться, если ударить молотком.

В 17, 18 и 19 веках кованое железо называлось множеством терминов в зависимости от его формы, происхождения или качества.

В то время как в процессе цветения кованое железо производилось непосредственно из руды, исходными материалами, используемыми в кузнечной и пудлинговой печи, были чугун или чугун . Чугун и чугун имеют более высокое содержание углерода, чем кованое железо, но имеют более низкую температуру плавления, чем железо или сталь. Литой и особенно чугун имеет избыток шлака, который необходимо хотя бы частично удалить для получения качественного кованого железа. На литейных заводах было принято смешивать лом кованого железа с чугуном для улучшения физических свойств отливок.

В течение нескольких лет после появления бессемеровской и мартеновской стали существовали разные мнения относительно того, чем железо отличается от стали; некоторые считали, что дело в химическом составе, а другие - в том, достаточно ли нагрелось железо, чтобы расплавиться и «плавиться». В конечном итоге синтез стал общепринятым как относительно более важный, чем состав ниже заданной низкой концентрации углерода. [9] : 32–39  Другое отличие состоит в том, что сталь можно упрочнить путем термообработки .

Исторически кованое железо было известно как «технически чистое железо»; [10] [11] однако он больше не соответствует требованиям, поскольку действующие стандарты для технически чистого железа требуют содержания углерода менее 0,008 % масс . [12] [13]

Виды и формы

Пруток железа — это общий термин, который иногда используется для отличия его от чугуна. Это эквивалент слитка литого металла в удобной для обработки, хранения, транспортировки и дальнейшей переработки в готовый продукт форме.

Слитки были обычным продуктом кузницы , но не обязательно изготовленными этим способом:

Источник

Качество

Прочное железо
Также пишется «туф», он не хрупкий и достаточно прочный, чтобы его можно было использовать для изготовления инструментов.
Смешать железо
Изготовлен из смеси чугуна разных марок .
Лучшее железо
Железо прошло несколько стадий укладки и прокатки, чтобы достичь состояния, которое считалось (в 19 веке) лучшим качеством.
Маркированный прутковый утюг
Изготовлено членами Коллегии маркированных адвокатов и отмечено знаком производителя в знак качества. [17]

Дефекты

Кованое железо — это разновидность товарного железа, содержащая менее 0,10% углерода, менее 0,25% примесей в сумме серы, фосфора, кремния и марганца и менее 2% шлака по массе. [18] [19]

Кованое железо является краснокоротким или горячекоротким , если оно содержит серу в избыточном количестве. Он обладает достаточной прочностью в холодном состоянии, но трескается при сгибании или отделке при нагревании. [5] : 7  Горячее короткое железо считалось нетоварным. [1]

Холодное короткое железо, также известное как холодный сдвиг , Колшир , содержит избыточное количество фосфора. Он очень хрупкий на холоде и трескается при сгибании. [5] : 7, 215  Однако его можно обрабатывать при высокой температуре. Исторически сложилось так, что для изготовления гвоздей считалось достаточно короткозамкнутого железа .

Фосфор не обязательно вреден для железа. Древние кузнецы Ближнего Востока не добавляли известь в свои печи. Отсутствие оксида кальция в шлаке и намеренное использование древесины с высоким содержанием фосфора во время плавки приводит к более высокому содержанию фосфора (обычно <0,3%), чем в современном железе (<0,02–0,03%). [1] [20] Анализ Железного столба Дели дает 0,11% железа. [1] : 69  Шлак, входящий в состав кованого железа, также придает коррозионную стойкость.

Присутствие фосфора (без углерода) позволяет получить ковкий чугун, пригодный для волочения фортепианной проволоки . [21]

История

Китай

Во времена династии Хань (202 г. до н. э. – 220 г. н. э.) новые процессы выплавки железа привели к производству новых орудий из кованого железа для использования в сельском хозяйстве, таких как многотрубная сеялка и железный плуг . [22] Помимо случайных комков низкоуглеродистого кованого железа, образующихся в результате чрезмерного нагнетания воздуха в древних китайских вагранках . Древние китайцы создали кованое железо, используя художественную кузницу , по крайней мере, ко 2 веку до нашей эры. Самые ранние образцы литого и чугуна , обработанные до кованого железа и стали, были найдены на месте ранней династии Хань в Теешэнго. [23] [24] : 186  Пиготт предполагает, что кузница для украшений существовала в предыдущий период Воюющих царств (403–221 гг. до н. э.), поскольку существуют изделия из кованого железа из Китая, датированные этим периодом, и нет никаких документальных свидетельств. цветущих растений , когда-либо использовавшихся в Китае. [24] : 186–187  Процесс оклейки включал в себя разжижение чугуна в плавильном поде и удаление углерода из расплавленного чугуна путем окисления . [24] : 186  Вагнер пишет, что помимо очагов династии Хань, которые, как полагают, служили очагами для обжига, существуют также графические свидетельства существования очага из фрески гробницы Шаньдуна , датируемой 1-2 веками нашей эры, а также намек на письменные свидетельства. в даосском тексте IV века нашей эры Тайпин Цзин . [25]

западный мир

Процесс выплавки железной руды для изготовления кованого железа из чугуна, проиллюстрированный в энциклопедии Тяньгун Кайу Сун Инсина , опубликованной в 1637 году.

Кованое железо использовалось на протяжении многих веков, и это «железо», которое упоминается на протяжении всей западной истории. Другая форма железа, чугун , использовалась в Китае с древних времен, но не была завезена в Западную Европу до 15 века; даже тогда из-за своей хрупкости его можно было использовать лишь для ограниченного числа целей. На протяжении большей части Средневековья железо производилось путем прямого восстановления руды в ручных заводах , хотя к 1104 году начала использоваться энергия воды .

Сырьем, получаемым всеми непрямыми процессами, является чугун. Он имеет высокое содержание углерода и, как следствие, хрупкий и не может быть использован для изготовления метизов. Осмондовый процесс был первым из непрямых процессов, разработанным к 1203 году, но производство блюмери продолжалось во многих местах. Этот процесс зависел от развития доменной печи, средневековые образцы которой были обнаружены в Лапфитане , Швеция, и в Германии .

С 15 века процессы цветения и осмонда постепенно были заменены процессами украшения , которых существовало две версии: немецкая и валлонская. В свою очередь, в конце 18-го века они были заменены лужением с некоторыми вариантами, такими как шведский процесс в Ланкашире . Они тоже устарели, и кованое железо больше не производится в промышленных масштабах.

Процесс цветения

Первоначально кованое железо производилось с помощью различных процессов плавки, которые сегодня называются «блумериями». В разных местах и ​​в разные времена использовались разные формы цветения. Цветочный завод загрузили древесным углем и железной рудой, а затем зажгли. Через фурму вдували воздух , чтобы нагреть блюмер до температуры несколько ниже температуры плавления железа. В ходе плавки шлак плавился и иссякал, а окись углерода из древесного угля восстанавливала руду до железа, которое образовывало губчатую массу (называемую «налетом»), содержащую железо, а также расплавленные силикатные минералы (шлак) из руда. Железо оставалось в твердом состоянии. Если бы блюмери нагрелся достаточно, чтобы расплавить железо, углерод растворился бы в нем и образовал бы чугун или чугун, но это не было целью. Однако конструкция блумера затрудняла достижение температуры плавления железа, а также не позволяла концентрации угарного газа стать высокой. [1] : 46–57 

После завершения плавки блюм удаляли, и процесс можно было начинать заново. Таким образом, это был периодический процесс, а не непрерывный, как в доменной печи. Блюм пришлось выковать механически, чтобы закрепить его и придать ему форму бруска, удаляя при этом шлак. [1] : 62–66 

В средние века к этому процессу применялась сила воды, вероятно, первоначально для привода в действие мехов, и только позже к молотам для ковки блюмов. Однако, хотя несомненно, что использовалась энергия воды, детали остаются неопределенными. [1] : 75–76  Это было кульминацией непосредственного процесса изготовления железа. Он сохранялся в Испании и на юге Франции как каталонские кузницы до середины 19 века, в Австрии как штукофен до 1775 года, [1] : 100–101  и около Гарстанга в Англии примерно до 1770 года; [27] [28] он все еще использовался для горячего дутья в Нью-Йорке в 1880-х годах. [29] В Японии последняя из старых татарских фабрик, использовавшихся для производства традиционной стали тамахагане , в основном используемой в изготовлении мечей, была погашена только в 1925 году, хотя в конце 20-го века производство возобновилось в небольших масштабах для поставки стали в мастера-мечники.

Осмондский процесс

Осмондовое железо состояло из шариков из кованого железа, полученных путем плавления чугуна и улавливания капель посохом, который вращался перед порывом воздуха, чтобы подвергнуть как можно большую часть его воздействию воздуха и окислить содержащийся в нем углерод. . [30] Полученный шар часто ковали в пруток на молотковой мельнице.

Процесс отделки

В 15 веке доменная печь распространилась на территорию нынешней Бельгии , где ее усовершенствовали. Оттуда он распространился через Пэи-де-Брей на границе Нормандии , а затем в Уилд в Англии. Вместе с ним распространилась кузница украшений. Они переплавляли чугун и (по сути) выжигали углерод, образуя блюм, который затем перековывали в прутковый железо. Если требовалась катанка, использовался продольно-резательный стан.

Процесс украшения существовал в двух несколько разных формах. В Великобритании, Франции и некоторых частях Швеции использовался только валлонский процесс . При этом использовались два разных очага: декоративный очаг для отделки железа и шаферный очаг для его повторного нагрева в процессе вытягивания заготовок в брусок. В украшениях всегда сжигался древесный уголь, но в шаферах можно было топить минеральным углем , так как его примеси не причиняли вреда железу, когда оно находилось в твердом состоянии. С другой стороны, немецкий процесс, используемый в Германии, России и большей части Швеции, использовал одиночный под для всех стадий. [31]

Введение кокса для использования в доменной печи Авраамом Дарби в 1709 году (или, возможно, другими странами немного раньше) поначалу мало повлияло на производство кованого железа. Лишь в 1750-х годах коксовый чугун стал использоваться в сколько-нибудь значительных масштабах в качестве сырья для художественных кузниц. Однако древесный уголь продолжал оставаться топливом для нарядов.

Заливка и штамповка

С конца 1750-х годов мастера по производству железа начали разрабатывать процессы изготовления пруткового железа без использования древесного угля. Для этого существовал ряд запатентованных процессов, которые сегодня называются заливкой и штамповкой . Самые ранние из них были разработаны Джоном Вудом из Веднсбери и его братом Чарльзом Вудом из Лоу-Милл в Эгремонте и запатентованы в 1763 году  . [33] Еще одним важным событием было то, что произошло с Джоном Райтом и Джозефом Джессоном из Вест Бромвича . [32] : 725–726. 

Процесс лужи

Схематический чертеж пудлинговой печи

Ряд процессов изготовления кованого железа без древесного угля был разработан с началом промышленной революции во второй половине 18 века. Самым успешным из них была обработка лужей с использованием печи для лужения (разновидность отражательной печи ), которая была изобретена Генри Кортом в 1784 году. [34] Позже она была улучшена другими, включая Джозефа Холла , который первым добавил железо. оксид в шихту. В таких печах металл не контактирует с топливом и не загрязняется его примесями. Тепло продуктов сгорания проходит по поверхности ванны, а свод печи отражает (отражает) тепло на металлическую ванну на пожарном мосту печи.

Если в качестве сырья не используется белый чугун, чугун или другой сырьевой продукт лужи сначала необходимо рафинировать до рафинированного железа или более тонкого металла. Это будет сделано на нефтеперерабатывающем заводе, где сырой уголь будет использоваться для удаления кремния и преобразования углерода в сырьевом материале, находящемся в форме графита, в соединение с железом, называемое цементитом.

В полностью разработанном процессе (Холла) этот металл помещался в горн пудлинговой печи, где он плавился. Очаг был покрыт окислителями, такими как гематит и оксид железа. [35] Смесь подвергалась сильному потоку воздуха и перемешивалась длинными прутьями, называемыми лужеобразными прутьями или толчками, [36] : 165  [37] через рабочие дверцы. [38] : 236–240  Воздух, перемешивание и «кипение» металла помогли окислителям окислить примеси и углерод из чугуна. По мере окисления примесей они образовывали расплавленный шлак или уходили в виде газа, в то время как оставшееся железо затвердевало в губчатое кованое железо, которое всплывало наверх лужи и вылавливалось из расплава в виде шариков лужи с помощью брусков лужи. [35]

гонт

В шарах из лужи еще оставалось немного шлака, поэтому, пока они были еще горячими, их облицовывали черепицей [39] , чтобы удалить оставшийся шлак и огарок. [35] Это было достигнуто путем ковки шариков под молотком или путем сдавливания блюма в машине. Материал, полученный в конце гонта, известен как цветение. [39] В таком виде цветы бесполезны, поэтому их сворачивали в конечный продукт.

Иногда европейские металлургические заводы полностью пропускали процесс укладки гонта и катали лужи. Единственным недостатком является то, что края необработанных брусков не были так хорошо сжаты. Когда необработанный брусок повторно нагревали, края могли отделиться и потеряться в печи. [39]

Роллинг

Блюм пропускали через валки и производили бруски. Прутки из кованого железа были низкого качества и назывались решетками для навоза [39] [36] : 137  или решетками для луж. [35] Чтобы улучшить их качество, прутки разрезали, складывали в кучу и связывали вместе проволокой - процесс, известный как фабрикация или укладка. [39] Затем их повторно нагревали до состояния сварки, подвергали ковочной сварке и снова прокатывали в прутки. Процесс можно было повторить несколько раз, чтобы получить кованое железо желаемого качества. Кованое железо, прокатанное несколько раз, называется торговым слитком или торговым железом. [37] [40]

Ланкаширский процесс

Преимущество лужи заключалось в том, что в качестве топлива использовался уголь, а не древесный уголь. Однако в Швеции, где не хватало угля, это имело мало преимуществ. Густав Экман наблюдал украшения из древесного угля в Ульверстоне , которые сильно отличались от всех других в Швеции. После своего возвращения в Швецию в 1830-х годах он экспериментировал и разработал процесс, аналогичный лужеобразованию, но с использованием дров и древесного угля, который получил широкое распространение в Бергслагене в последующие десятилетия. [41] [14] : 282–285 

Астонский процесс

В 1925 году Джеймс Астон из США разработал процесс быстрого и экономичного производства кованого железа. Для этого расплавленная сталь извлекалась из бессемеровского конвертера и заливалась в более холодный жидкий шлак. Температура стали составляет около 1500 °C, а жидкий шлак поддерживается при температуре около 1200 °C. Расплавленная сталь содержит большое количество растворенных газов, поэтому, когда жидкая сталь попадает на более холодные поверхности жидкого шлака, газы высвобождаются. Затем расплавленная сталь замерзла, образовав губчатую массу с температурой около 1370°С. [35] Губчатую массу затем отделывают гонтом и раскатывают , как описано в разделе «Укладка луж» (выше). С помощью этого метода можно переработать от трех до четырех тонн на партию. [35]

Отклонить

Сталь начала заменять железо в железнодорожных рельсах, как только был принят бессемеровский процесс ее производства (1865 г.). Железо оставалось доминирующим в конструкционных целях до 1880-х годов из-за проблем с хрупкой сталью, вызванных введением азота, высокого содержания углерода, избытка фосфора или чрезмерной температуры во время или слишком быстрой прокатки. [9] : 144–151  [примечание 2] К 1890 году сталь в значительной степени заменила железо в конструкционных целях.

Листовое железо (чистота железа Armco 99,97%) имело хорошие свойства для использования в бытовой технике, хорошо подходило для эмалирования и сварки, а также было устойчиво к ржавчине. [9] : 242 

В 1960-е годы цены на производство стали падали из-за переработки, и даже при использовании процесса Астон производство кованого железа было трудоемким. Подсчитано, что производство кованого железа примерно в два раза дороже, чем производство низкоуглеродистой стали. [7] В США последний завод закрылся в 1969 году. [7] Последним в мире был Atlas Forge компании Thomas Walmsley and Sons в Болтоне , Великобритания, который закрылся в 1973 году. Его оборудование 1860-х годов было перевезено. на территорию Блистс-Хилл, где находится музей Айронбридж-Гордж, для сохранения. [42] Некоторая часть кованого железа все еще производится для целей восстановления наследия, но только путем переработки лома.

Характеристики

Микроструктура кованого железа с темными шлаковыми включениями в феррите.

Шлаковые включения, или стрингеры , в кованом железе придают ему свойства, недоступные другим формам черного металла. На квадратный дюйм приходится около 250 000 включений. [7] Свежий перелом имеет чистый голубоватый цвет, шелковистый блеск и волокнистый вид.

В кованом железе не хватает содержания углерода, необходимого для закалки посредством термообработки , но в регионах, где сталь была редкостью или неизвестна, инструменты иногда подвергались холодной обработке (следовательно, холодному железу ), чтобы укрепить их. [ нужна цитация ] Преимуществом низкого содержания углерода является превосходная свариваемость. [7] Кроме того, листовое кованое железо не может гнуться так сильно, как стальной лист при холодной обработке. [43] [44] Кованое железо можно плавить и отливать; однако изделие уже не является кованым железом, так как при плавке исчезают шлаковые стринги, характерные для кованого железа, поэтому изделие напоминает нечистую литой бессемеровскую сталь. Нет никаких инженерных преимуществ по сравнению с чугуном или сталью, которые дешевле. [45] [46]

Из-за различий в происхождении железной руды и производстве железа кованое железо может быть хуже или лучше по коррозионной стойкости по сравнению с другими железными сплавами. [7] [47] [48] [49] За его коррозионной стойкостью стоит множество механизмов. Чилтон и Эванс обнаружили, что полосы обогащения никелем уменьшают коррозию. [50] Они также обнаружили, что в луженом, кованом и сложенном железе в результате обработки металла выделяются примеси меди, никеля и олова, которые создают электрохимические условия, замедляющие коррозию. [48] ​​Было показано, что шлаковые включения рассеивают коррозию, образуя равномерную пленку, что позволяет железу противостоять точечной коррозии. [7] Другое исследование показало, что шлаковые включения являются путями коррозии. [51] Другие исследования показывают, что сера в кованом железе снижает коррозионную стойкость, [49] в то время как фосфор увеличивает коррозионную стойкость. [52] Ионы хлорида также снижают коррозионную стойкость кованого железа. [49]

Кованое железо можно сваривать так же, как и мягкую сталь, но наличие оксидов или включений приведет к некачественным результатам. [53] Материал имеет шероховатую поверхность, поэтому он лучше удерживает гальванические покрытия и покрытия. Например, гальваническое цинкование, нанесенное на кованое железо, примерно на 25–40% толще, чем такое же покрытие на стали. [7] В Таблице 1 химический состав кованого железа сравнивается с составом чугуна и углеродистой стали . Хотя кажется, что кованое железо и простая углеродистая сталь имеют схожий химический состав, это обманчиво. Большая часть марганца, серы, фосфора и кремния включена в шлаковые волокна кованого железа, что делает кованое железо чище, чем простая углеродистая сталь. [39]

Помимо других свойств, кованое железо становится мягким при красном калении , его можно легко ковать и сваривать . [58] Его можно использовать для создания временных магнитов , но его нельзя намагничивать постоянно, [59] [60] и он пластичный , податливый и прочный . [39]

Пластичность

Для большинства целей более важным показателем качества кованого железа является пластичность, а не прочность на растяжение. При испытаниях на растяжение лучшие утюги способны претерпеть значительное удлинение перед разрушением. Кованое железо с более высоким пределом прочности является хрупким.

Из-за большого количества взрывов котлов на пароходах Конгресс США в 1830 году принял закон, утвердивший выделение средств на решение этой проблемы. Казначейство заключило с Институтом Франклина контракт на сумму 1500 долларов на проведение исследования. В рамках исследования Уолтер Р. Джонсон и Бенджамин Ривз провели испытания на прочность котельного железа, используя тестер, который они построили в 1832 году по конструкции Лагерхьелма в Швеции. Из-за неправильного понимания предела прочности и пластичности их работа мало что сделала для уменьшения количества отказов. [5]

Важность пластичности была признана некоторыми на самом раннем этапе разработки трубчатых котлов, о чем свидетельствует комментарий Терстона:

Если бы они были сделаны из такого хорошего железа, которое, как утверждали производители, вложили в них, «которое работало как свинец», они, как также утверждали, в случае разрыва раскрылись бы, разорвавшись, и вылили бы свое содержимое, не вызывая обычных катастрофических последствий взрыва котла. . [61]

Различные исследования взрывов котлов, проведенные в XIX веке, особенно страховыми компаниями, показали, что причины чаще всего являются результатом работы котлов при давлении выше безопасного диапазона, либо для получения большей мощности, либо из-за неисправных предохранительных клапанов котла и трудностей с получением надежных показания давления и уровня воды. Плохое изготовление также было распространенной проблемой. [62] Кроме того, толщина железа в паровых барабанах была небольшой по современным стандартам.

К концу 19 века, когда металлурги смогли лучше понять, какие свойства и процессы делают железо хорошим, его вытеснила сталь. Также старые цилиндрические котлы с жаротрубными трубами были вытеснены водотрубными котлами, которые по своей сути более безопасны. [62]

Чистота

В 2010 году Джерри МакДоннелл [63] посредством анализа продемонстрировал в Англии, что блюм кованого железа, полученный в традиционной плавке, можно переработать в железо с чистотой 99,7% без каких-либо признаков углерода. Было обнаружено, что стрингеры, обычные для других видов кованого железа, отсутствовали, что делало кузнеца очень податливым для работы в горячем и холодном состоянии. Доступен коммерческий источник чистого железа, который используется кузнецами в качестве альтернативы традиционному кованому железу и другим черным металлам нового поколения.

Приложения

Кованая мебель имеет долгую историю, восходящую к римским временам. В Вестминстерском аббатстве в Лондоне есть кованые ворота 13 века , а пика популярности кованая мебель, похоже, достигла в Великобритании в 17 веке, во времена правления Вильгельма III и Марии II . [ нужна цитата ] Однако чугун и более дешевая сталь вызвали постепенное снижение производства кованого железа; последний завод по производству кованого железа в Великобритании закрылся в 1974 году.

Он также используется для изготовления предметов домашнего декора, таких как стеллажи для пекарей , винные стеллажи , подставки для кастрюль , этажи , основания столов, столы, ворота, кровати, подсвечники, карнизы, бары и барные стулья.

Подавляющее большинство кованого железа, доступного сегодня, изготовлено из вторичного сырья. Основными источниками являются старые мосты и якорные цепи, вынутые из гаваней. [ нужна цитата ] Большая коррозионная стойкость кованого железа обусловлена ​​кремнистыми примесями (в природе встречающимися в железной руде), а именно силикатом железа . [64]

Кованое железо на протяжении десятилетий использовалось как общий термин в индустрии ворот и ограждений , хотя для изготовления этих ворот из «кованого железа» используется мягкая сталь . [65] Это происходит главным образом из-за ограниченной доступности настоящего кованого железа. Сталь также можно оцинковать горячим способом , чтобы предотвратить коррозию, чего нельзя сделать с кованым железом.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Некоторые, но не все эти предметы упоминаются в Gordon, RB (1996) [5]
  2. ^ От Misa, TJ (1995): [9] «Проблемы с качеством рельсов создали бессемеровской стали такую ​​плохую репутацию, что инженеры и архитекторы отказались использовать ее для применения в конструкциях. Мартеновская сталь имела лучшую репутацию и к 1889 году вытеснила конструкционное железо. .."

Рекомендации

  1. ^ abcdefgh Тайлекот, РФ (1992). История металлургии (второе изд.). Лондон: Maney Publishing, Институт материалов. ISBN 978-0901462886.
  2. ^ «Кованое железо - Свойства, Применение» . Azom.com . AZoNetwork. 13 августа 2013 года . Проверено 27 октября 2019 г.
  3. Алекс Уолтер (31 октября 2018 г.). «Что такое кованое железо?». Механический участок . Архивировано из оригинала 27 октября 2019 года . Проверено 27 октября 2019 г.
  4. ^ «Что такое кованое железо?». ООО "Железные ворота и перила " 2017. Архивировано из оригинала 7 февраля 2023 года . Проверено 27 октября 2019 г.
  5. ^ abcde Гордон, Роберт Б. (1996). Американский утюг 1607–1900. Балтимор и Лондон: Издательство Университета Джонса Хопкинса. ISBN 0-8018-6816-5.
  6. ^ «Кованое железо: мечта о мебели для патио» . обзоры cnet . Архивировано из оригинала 23 января 2010 года . Проверено 29 сентября 2009 г.
  7. ^ abcdefghi Дэниел, Тодд. «Устранение путаницы по поводу кованого железа». Фабрикатор . № ноябрь/декабрь 1993 г. НОММА. п. 38. Архивировано из оригинала 24 ноября 2020 г. Проверено 27 октября 2019 г.
  8. ^ «Сделано». Словарь Мерриама Вебстера: самый надежный онлайн-словарь Америки . Мерриам-Вебстер . Проверено 27 ноября 2020 г.
  9. ^ abcd Миса, Томас Дж. (1995). Нация стали: создание современной Америки, 1865–1925 гг . Балтимор: Издательство Университета Джонса Хопкинса. ISBN 9780801849671.
  10. ^ Имхофф, Уоллес Г. (1917). «Лужа шлака как доменная железная руда». Журнал Кливлендского инженерного общества . 9 (621,76): 332.
  11. ^ Скофферн, Джон (1869). Полезные металлы и их сплавы (5-е изд.). Хоулстон и Райт. п. 6.
  12. ^ Макартур, Хью; Сполдинг, Дункан (2004). Инженерное материаловедение: свойства, использование, деградация и восстановление. Издательство Хорвуд. п. 338. ИСБН 978-1-898563-11-2.
  13. ^ Кэмпбелл, Флейк К. (2008). Элементы металлургии и конструкционных сплавов. АСМ Интернешнл. п. 154. ИСБН 978-0-87170-867-0.
  14. ^ аб Эванс, К.; Риден, Г. (2007). Балтийское железо в Атлантическом мире в восемнадцатом веке. Бостон, Массачусетс: Брилл. ISBN 9789004161535.
  15. ^ abc Чайлдс, WR (1981). «Торговля железом в Англии в пятнадцатом веке». Обзор экономической истории . 2-й. стр. 25–47.
  16. ^ Кахан, А. (1985). Плуг, молот и кнут: экономическая история России восемнадцатого века . Издательство Чикагского университета. ISBN 9780226422534.
  17. ^ Маттон, Норман (1976). «Отмеченная коллегия адвокатов: регулирование цен в торговле кованым железом в Черной стране». Исследования Уэст-Мидленда (9-е изд.). стр. 2–8.
  18. ^ Баумайстер; Аваллоне; Баумайстер (1978). Стандартный справочник Маркса для инженеров-механиков (8-е изд.). МакГроу Хилл. стр. 6–18, 17. ISBN. 978-0-07-004123-3.
  19. ^ «кованое железо». Британская энциклопедия (расширенное издание, 2009 г.). Чикаго. 2009.{{cite encyclopedia}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  20. ^ «Влияние фосфора на свойства углеродистых сталей: Часть 1». Тотальная Материя . Октябрь 2007 года . Проверено 27 октября 2019 г.
  21. ^ Гудвей, Марта (май 1987 г.). «Фосфор в старинной железной музыкальной проволоке». Наука . 236 (4804): 927–932. Бибкод : 1987Sci...236..927G. дои : 10.1126/science.236.4804.927. PMID  17812747. S2CID  45929352.
  22. ^ Керр, Гордон (2013). Краткая история Китая . Карманные предметы первой необходимости. ISBN 978-1842439692.
  23. ^ Нидхэм, Джозеф (1995). «Часть 3: Спагирические открытия и изобретения: исторический обзор от эликсиров киновари до синтетического инсулина». Наука и цивилизация в Китае. Том. 5: Химия и химическая технология. Издательство Кембриджского университета. п. 105. ИСБН 9780521210287.
  24. ^ abc Пиготт, Винсент К. (1999). Археометаллургия азиатского Старого Света. Археологический музей Университета Пенсильвании. ISBN 9780924171345.
  25. ^ Вагнер, Рудольф Г. (2001). Мастерство китайского комментатора: Ван Би о Лаоцзы . стр. 80–83.
  26. ^ Лукас, А. (2006). Ветер, вода, работа: древние и средневековые технологии фрезерования . Лейден, Нидерланды, и Бостон, Массачусетс: Brill. стр. 251–255, 347.
  27. ^ Ричард Покок . Джей Джей Картрайт (ред.). Путешествие по Англии... в 1750, 1751 и последующие годы . Камден Сок. нс 42, 1888. с. 13.
  28. ^ Льюис, В. (1775). Химическая и минеральная история железа (рукопись в Центральной библиотеке Кардиффа). стр. IV, 76.
  29. ^ Поллард, GC (1998). «Эксперименты по производству цветного железа в XIX веке: свидетельства Адирондака в Нью-Йорке». Историческая металлургия . № 1 (32-е изд.). стр. 33–40.
  30. ^ HR Шуберт, История британской черной металлургии с 450 г. до н.э. по 1775 г. н.э. (Рутледж и Кеган Пол, Лондон, 1957) , 299–304.
  31. ^ А. ден Оуден, «Производство кованого железа в изысканных очагах», « Историческая металлургия » 15 (2) (1981), 63–87 и 16 (1) (1982), 29–32.
  32. ^ аб Мортон, Греция; Баранина, Н. (1967). «Переход к процессу лужи Корта». Журнал Института железа и стали . 205 .
  33. ^ Хейман, Р. (2004). «Братья Кранаж и кузнечная технология восемнадцатого века». Историческая металлургия . № 2 (28-е изд.). стр. 113–120.
  34. ^ Р. А. Мотт (редактор П. Сингер), Генри Корт, The Great Finer (Общество металлов, Лондон, 1983).
  35. ^ abcdef Раджпут, РК (2000). Инженерные материалы . С. Чанд. п. 223. ИСБН 81-219-1960-6.
  36. ^ аб Гейл, WKV (1971). Металлургическая промышленность: Словарь терминов . Ньютон Эббот: Дэвид и Чарльз.
  37. ^ аб Оверман, Фредрик (1854). Производство железа во всех его отраслях. Филадельфия: ХК Бэрд. стр. 267, 287, 344.
  38. ^ Тайлекот, РФ (1991). «Железо в промышленной революции». Промышленная революция в металлургии . Лондон: Институт металлов.
  39. ^ abcdefgh Кэмп, Джеймс Макинтайр; Фрэнсис, Чарльз Блейн (1920). Изготовление, обработка и обработка стали. Питтсбург: Carnegie Steel Company. стр. 173–174. ISBN 1-147-64423-3.
  40. ^ Гейл, WKV (1967). Британская металлургическая промышленность . Ньютон Эббот: Дэвид и Чарльз. стр. 79–88.
  41. ^ Риден, Г. (2005). «Ответы на угольную технологию без угля: производство железа в Швеции в девятнадцатом веке». Ин Риден, Г.; Эванс, К. (ред.). Промышленная революция в железе: влияние британской угольной технологии на Европу XIX века . Олдершот : Эшгейт. стр. 121–124.
  42. ^ Смит, Стюарт Б; Гейл, WKV (1987). «Снова кованое железо: официально открыт металлургический завод в Блистс-Хилл». Историческая металлургия . № 1 (21-е изд.). стр. 44–45.
  43. ^ Муж Джозеф; Харби, Уильям (1911). Строительная инженерия. Нью-Йорк: Longmans, Green and Co. p. 21 . Проверено 22 февраля 2008 г.
  44. ^ Бирн, Остин Томас (1899). Проверка материалов и качества изготовления, использованных в строительстве (1-е изд.). Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. п. 105 . Проверено 22 февраля 2008 г.
  45. ^ Скофферн, Джон (1861). Полезные металлы и их сплавы, в том числе шахтная вентиляция, горное правоведение и металлургическая химия. Лондон: Хоулстон и Райт. п. 328 . Проверено 20 февраля 2008 г.
  46. ^ Адамс, Генри (1891). Справочник для инженеров-механиков (2-е изд.). Нью-Йорк: E. & FN Spon. п. 29 . Проверено 20 февраля 2008 г.
  47. ^ Хадсон, Дж. К., 1931–43, Отчеты полевых испытаний Комитета по коррозии, Институт железа и стали.
  48. ^ ab «Доктор Дж. П. Чилтон, 1929–2006» (PDF) . Material Eyes (изд. Весны 2007 г.). Факультет материаловедения и металлургии Кембриджского университета: 4. Архивировано из оригинала (PDF) 1 сентября 2012 года . Проверено 29 ноября 2008 г.
  49. ^ abc Walker VII, Роберт (апрель 2002 г.). «Производство, микроструктура и свойства кованого железа» (PDF) . Журнал химического образования . 79 (4): 443–447. Бибкод : 2002JChEd..79..443W. дои : 10.1021/ed079p443. Архивировано (PDF) из оригинала 24 сентября 2007 г.
  50. ^ Чилтон и Эвенс, Журнал Института железа и стали, 1955 г.
  51. ^ Харви, Л., Роль шлаковых включений в коррозии кованого железа, диссертация Брэдфордского университета, 1996 г.
  52. Баласубраманиам, Р. (25 января 2003 г.). «Железный столб Дели и его значение для современных технологий» (PDF) . Современная наука . 84 (2): 162–163. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2009 года . Проверено 29 ноября 2008 г.
  53. ^ Пендред, Лох (1945). Ежегодник инженера Кемпе (52-е изд.). Лондон: Братья Морган. п. 1278. АСИН  B0033RUEVW.
  54. ^ abcde Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Д.; Райффель, Генри Х. (2000). МакКоли, Кристофер Дж. (ред.). Справочник по машинам (26-е изд.). Нью-Йорк: Industrial Press, Inc., с. 476. ИСБН 0-8311-2666-3.
  55. ^ Смит, Кэрролл (1984). Инженер, чтобы победить . MotorBooks / Издательство МБИ. стр. 53–54. ISBN 0-87938-186-8.
  56. ^ «Твердые тела и металлы - удельный вес» . Инженерный набор инструментов . Проверено 20 февраля 2008 г.
  57. ^ Поул, Уильям (1872). Железо как строительный материал: содержание курса лекций, читаемых в Королевской школе военно-морской архитектуры, Южный Кенсингтон (пересмотренное и расширенное изд.). Лондон: E. & FN Spon. стр. 136–137 . Проверено 20 февраля 2008 г.
  58. ^ Рихтер, Виктор фон; Смит, Эдгар Фас (1885). Учебник неорганической химии (2-е изд.). Филадельфия: П. Блейкистон, Son & Co., с. 396 . Проверено 21 февраля 2008 г.
  59. ^ Циклопедия прикладного электричества. Том. 1. Американское техническое общество. 1916. с. 14 . Проверено 21 февраля 2008 г.
  60. ^ Тимби, Уильям Генри; Буш, Ванневар (1922). Основы электротехники. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., стр. 318–319 . Проверено 21 февраля 2008 г.
  61. ^ Терстон, Роберт (1878). «История развития парового двигателя». п. 165. Архивировано из оригинала 29 июня 1997 года.
  62. ^ аб Хантер, Луи К. (1985). История промышленной мощи в Соединенных Штатах, 1730–1930 гг. Том. 2: Сила пара. Шарлоттсвилл: Университетское издательство Вирджинии.
  63. ^ Макдоннелл, Дж. (9 сентября 2010 г.). «Металлургический отчет о выплавленном железе для серии Master Crafts». Передано (изд. весны 2010 г.).[ нужна полная цитата ]
  64. ^ Промышленная химия. Кришна Пракашан Медиа. 1991. с. 1645. ISBN 8187224991. Проверено 22 июля 2019 г.
  65. ^ «Узнаем о ограждениях из кованого железа» . Одинокая звезда. 8 апреля 2016 года . Проверено 12 июля 2019 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки