Кованое железо: история, свойства и применение
Кованое железо — это уникальный сплав, который отличается от других форм железа и стали благодаря своему низкому содержанию углерода, составляющему менее 0,05%. В отличие от чугуна, который содержит от 2,1% до 4,5% углерода, кованое железо представляет собой полурасплавленную массу, в которой присутствуют волокнистые включения шлака. Эти включения, составляющие до 2% по весу, придают материалу характерное древесное «зерно», которое становится заметным при травлении, ржавлении или сгибании.
Свойства кованого железа
Кованое железо обладает множеством полезных свойств. Оно прочное, ковкое и пластичное, что делает его идеальным для различных кузнечных работ. Кроме того, этот материал устойчив к коррозии и легко поддается ковке, хотя сварка с использованием электросварки может быть затруднена.
Историческое значение
Исторически кованое железо было наиболее распространенной формой ковкого железа до появления эффективных методов производства стали. Оно получило свое название благодаря процессу ковки, который включал в себя прокатку и обработку материала при высокой температуре, что позволяло вытеснять расплавленный шлак. Современным аналогом кованого железа является мягкая сталь, также известная как низкоуглеродистая сталь. Несмотря на схожесть, кованое железо значительно более устойчиво к коррозии.
Структура и состав
Кованое железо отличается высокой степенью очистки, содержащей около 99,4% железа по массе. Наличие шлака в этом материале может быть полезным для кузнечных операций, таких как кузнечная сварка, поскольку силикатные включения действуют как флюс и придают материалу его уникальную волокнистую структуру. Эти шлаковые нити также защищают железо от коррозии и уменьшают эффект усталости, вызванный ударами и вибрацией.
Применение кованого железа
В прошлом кованое железо использовалось для производства различных инструментов и предметов, таких как мечи, столовые приборы, долота, топоры и пружины. Спрос на этот материал достиг своего пика в 1860-х годах, когда он был особенно востребован для бронированных военных кораблей и железнодорожного транспорта. Однако с развитием черной металлургии и улучшением свойств мягкой стали, а также с внедрением более экономичных процессов производства, таких как процесс Бессемера и процесс Сименса-Мартена, использование кованого железа стало сокращаться.
Современное состояние
Сегодня кованое железо больше не производится в промышленных масштабах. Многие изделия, которые сейчас называют кованым железом, на самом деле изготавливаются из мягкой стали. Эти предметы, такие как ограждения, садовая мебель и ворота, создаются с использованием технологий, которые имитируют ручную ковку, но часто изготавливаются методом литья.
Терминология и классификация
Терминология, связанная с кованым железом, также интересна. Слово «wrought» является архаичным причастием прошедшего времени от глагола «to work», что в переводе означает «обработанное». Таким образом, кованое железо можно рассматривать как