Содержание
Доменное производство чугуна из железной руды – первый шаг к получению простых и легированных сталей, которые можно подвергать сварке и ковке. В России стартом отрасли можно считать демидовские металлургические заводы. На их постройку в конце 17 века Петр I дал карт-бланш тульскому кузнецу Никите Демидовичу Антуфьеву после блестяще выполненного заказа на изготовление 300 ружей.
В начале 18 века для сражений со шведами оружейник уже поставлял ружья всей русской армии, причем в восемь раз дешевле закупочных цен военного ведомства. В 1720 году после окончания Северной войны кузнец и металлург получил дворянство вместе с фамилией Демидов.
Какой бывает чугун
Со времен Петра Великого базовая формула чугуна не изменилась: это сплав железа и углерода, причем доля последнего в структуре колеблется в диапазоне от 2,14 до 4,5%. Плюс примеси: марганец, кремний, фосфор, сера. От их количества в большой степени зависят физико-механические характеристики вещества. Возможно легирование добавками: титаном, хромом, ванадием.
Различают серый литейный чугун для отливок и белый передельный. Именно передельный после переработки превращается в сталь.
Одним из продуктов обработки белого чугуна является ковкий чугун. Он более пластичен, но ковать его все-таки не рекомендуется. Из марок нормализованного и закаленного после отжига ковкого чугуна изготавливают небольшие детали для техники, эксплуатируемой в тяжелых условиях: машиностроение, сельское хозяйство, текстильная промышленность.
Серый чугун модифицируют магнием и получают высокопрочный конструкционный материал для производства промышленного оборудования и износостойких автомобильных деталей.
При плавке и модификации важен экспресс-контроль химического состава вещества, состояние которого меняется с каждой минутой. Получение оперативной и достоверной информации в большинстве случаев успешно обеспечивает спектрометр для анализа сплавов рентгенофлуоресцентным методом с низкой погрешностью около 0,1-0,2%. Применяют рентгеновские спектрометры и при контроле качества в процессе производства стали.
Вредные примеси и легирование стали
Самые распространенные способы производства стали – плавка в мартеновской печи и конвертерный с продувкой жидкого чугуна воздухом либо кислородом. Встречается также электрическое плавление. Методы разные, цель одна: максимально вывести из вещества вредные примеси и снизить до требуемого уровня количество углерода.
В результате в структурном составе сталей любых марок за исключением порошковых содержится менее 2% углерода. Тщательно выжигаются ниже отметки 0,06-0,08% сера и фосфор, вредные для конструкционных свойств материала. Превышение показателя по вредным примесям дает ломкость и трещины при ковке. В сталях особо высокого качества серы не больше 0,014%, а фосфора – не больше 0,023%.
При необходимости производится легирование – насыщение стали полезными примесями, чтобы получить определенные характеристики металла. Высоколегированные сплавы могут содержать свыше десяти процентов комбинированных примесей: марганца, никеля, хрома, молибдена, вольфрама.
Поэтому наукоемкое оборудование по анализу состава вроде spectronxray.ru окупается достаточно быстро: с одной стороны, контроль доли серы и фосфора, с другой – легирование для достижения сталью определенных физических и товарных свойств.
