Ковкое железо

Кованое железоЛитой чугун, кованое железо, мягкая сталь и нержавеющая сталь – основные материалы, исторически используемые для производства кованых изделий. Из них только литой чугун не ковался в прямом смысле этого слова. Дело в том, что структура чугуна в результате процесса охлаждения становится зернистой, что делает его при компрессии крепче, более устойчивым,

чем при растяжении ковкой.

 

Промышленное производство литого чугуна началось в конце 18 века.

Самым первым ковким железом было древесноугольное железо. Поначалу его получали методом прямого восстановления. Железную руду раскаляли на древесном угле в маленьких кричных печах. Древесный уголь освобождал оксид железа от кислорода, и получалось железо, обогащенное углеродом. Конечно, большая часть минеральных примесей (окалина) оставалась в полученном кричном железе. После плавки крицу раскаляли до красна и ковали молотами на наковальнях. Полученные полосы железа затем разрезали на маленькие части, связывали вместе и перековывали снова. Этот процесс многократно повторялся. С каждым этапом ковки в металле становилось все меньше окалины, а те частицы, которые оставались вкрапленными в железо создавали ту характерную волокнистую микроструктуру, которая придает кованому железу его прочность.

Изобретение в Бельгии около 1400 года доменной печи способствовало увеличению объемов производства железа и значительному снижению содержания в нем примесей. Сначала железную руду плавили на древесном угле в доменных печах и получали древесноугольные чугунные чушки. Затем этот чугун очищали от углерода, и лишь потом его можно было ковать.

Позже в производство кованого железа были введены механизированные кузнечные молоты, которые могли ковать полурасплавленную крицу, освобождая ее от окалины. В 16 веке появились прокатные станы по типу водяных мельниц. Раскаленное железо протягивалось между двумя тяжелыми колесами мельницы становясь тоньше и длиннее.

С 1709 года английские производители кованого железа стали использовать кокс, модификацию угля, поскольку запасы древесного угля начали стремительно истощаться. Кокс в производство кованого железа ввел Абрахам Дэрби. А в 1784 году Генри Корт изобрел технологию пудлингования, при которой железная руда и кокс находились в печи раздельно.

К середине 19 века кованое железо значительно подорожало. Литой чугун, не столь крепкий для ковки, был дешевле, и началось массовое промышленное производство чугуна. Его отливали в различные формы, и декоративные чугунные изделия не были лишены определенной красоты. Чугун заменил кованое железо и в строительстве, особенно там, где нагрузка была связана с компрессией. Затем в 1856 году Генри Бессемер изобрел способ производства дешевой стали. В отличие от кованого железа, бессемеровская сталь не содержит окалины, и в ней содержание углерода больше, чем в пудлингованном железе. Поэтому сталь крепче и хорошо подходит для растяжения. К концу 19 века производство кованого железа практически прекратилось.