Dövme demir - Wrought iron

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Çeşitli ferforje örnekleri

Ferforje , dökme demirin (% 2.1 ila% 4) aksine çok düşük karbon içeriğine (% 0.08'den az) sahip bir demir alaşımıdır . Lifli cüruf kalıntıları (ağırlıkça% 2'ye kadar) içeren yarı erimiş bir demir kütlesidir , bu da ona, kırılma noktasına kadar oyulduğunda veya büküldüğünde görülebilen ahşaba benzeyen bir "tane" verir. Ferforje, sert, dövülebilir, sünek , korozyona dayanıklı ve kolay kaynaklıdır .

Etkili çelik üretim yöntemlerinin geliştirilmesinden ve büyük miktarlarda çeliğin bulunmasından önce, dövme demir en yaygın dövülebilir demir biçimiydi. Dövülmüş, haddelenmiş veya başka bir şekilde erimiş cürufu çıkaracak kadar sıcakken işlendiği için dövme adı verildi . Ferforje demirin modern işlevsel eşdeğeri, düşük karbonlu çelik olarak da adlandırılan yumuşak çeliktir. Ne ferforje ne de yumuşak çelik, ısıtılarak ve söndürülerek sertleştirilebilecek kadar karbon içermez.

Ferforje, az miktarda cürufun elyaf haline getirilmesiyle son derece rafine edilir. Kütlece yaklaşık% 99,4 demir içerir. Cüruf varlığı demircilik işlemleri için faydalıdır ve malzemeye kendine özgü lifli yapısını verir. Cürufun silikat lifleri ayrıca demiri korozyondan korur ve şok ve titreşimden kaynaklanan yorgunluğun etkisini azaltır.

Tarihsel olarak, mütevazı bir miktarda ferforje , esas olarak kılıç , çatal bıçak takımı , keski , balta ve diğer kenarlı aletlerin yanı sıra yaylar ve eğeler üretmek için kullanılan çelik haline getirildi . Ferforje talebi 1860'larda zirveye ulaştı ve demir kaplı savaş gemileri ve demiryolu kullanımı için yüksek talep vardı . Bu tür bir kırılganlık gibi özellikler yalnızca Ancak, yumuşak çelik ile daha iyi geliştirilmiş Demir çelik gibi çelik yapmak için daha az pahalı hale sayesinde Bessemer işlemi ve Siemens-Martin işlemi , dövme demir kullanımı azalmıştır.

Yumuşak çelikten yapılmadan önce perçinler , çiviler , teller , zincirler , raylar , demiryolu bağlantıları , su ve buhar boruları , somunlar , cıvatalar , nallar , tırabzanlar , vagon lastikleri, kayışlar dahil olmak üzere pek çok parça ferforje demirden üretiliyordu. ahşap çatı makasları ve diğer pek çok şeyin yanı sıra dekoratif demir işleri için.

Ferforje artık ticari ölçekte üretilmiyor. Korkuluklar , bahçe mobilyaları ve kapılar gibi ferforje olarak tanımlanan birçok ürün aslında yumuşak çelikten yapılmıştır. Geçmişte bir demirci tarafından elle işlenen (işlenen) nesnelere benzemek için yapılmış oldukları için bu tanımlamayı korurlar (çitler ve kapılar da dahil olmak üzere birçok dekoratif demir nesne genellikle dövme yerine dökülürdü).

Terminoloji

"Ferforje" kelimesi, "çalışmak" fiilinin arkaik bir geçmiş partikülüdür ve bu nedenle "ferforje" kelimenin tam anlamıyla "işlenmiş demir" anlamına gelir. Ferforje, emtia için genel bir terimdir, ancak daha spesifik olarak bir demirci tarafından imal edildiği şekliyle bitmiş demir ürünler için de kullanılır . İngiliz Gümrük kayıtlarında bu dar anlamda kullanıldı, bu tür imal edilmiş demir, "işlenmemiş" demir olarak adlandırılandan daha yüksek bir vergiye tabi tutuldu. Dökme demir , ferforje demirden farklı olarak kırılgandır ve ne sıcak ne de soğuk işlenemez. Çekiçle vurulursa dökme demir kırılabilir.

17., 18. ve 19. yüzyıllarda ferforje, biçimine, kökenine veya kalitesine göre çok çeşitli terimler kullandı.

Birlikte bloomery süreci cevherin şirketinden dövme demir üretilen döküm ya da pik demir kullanılan başlangıç materyalleri olan şıklık tahrif ve birikmesi fırın . Pik demir ve dökme demir, dövme demirden daha yüksek karbon içeriğine sahiptir, ancak demir veya çelikten daha düşük bir erime noktasına sahiptir. Dökme ve özellikle pik demir, kaliteli ferforje üretmek için en azından kısmen uzaklaştırılması gereken fazla cüruf içerir. At dökümhaneler dökümlerin fiziksel özelliklerini iyileştirmek için dökme demir ile hurda dövme demir karıştırmak için ortak oldu.

Bessemer ve açık ocak çeliğinin piyasaya sürülmesinden birkaç yıl sonra, demiri çelikten neyin ayırdığına dair farklı görüşler vardı; bazıları bunun kimyasal bileşim olduğuna, diğerleri ise demirin erimek ve "kaynaşmak" için yeterince ısıtılıp ısıtılmadığına inanıyordu. Füzyon, genel olarak, belirli bir düşük karbon konsantrasyonunun altındaki bileşimden nispeten daha önemli olarak kabul edildi. Diğer bir fark, çeliğin ısıl işlemle sertleştirilebilmesidir .

Tarihsel olarak, ferforje "ticari olarak saf demir" olarak biliniyordu, ancak artık uygun değildir çünkü ticari olarak saf demir için mevcut standartlar ağırlıkça% 0.008'den daha az karbon içeriği gerektirmektedir .

Türler ve şekiller

Çubuk demir, bazen onu dökme demirden ayırmak için kullanılan genel bir terimdir. Kullanım, depolama, nakliye ve bitmiş bir ürün haline getirme için uygun bir formda bir dökme metal külçesine eşdeğerdir.

Çubuklar, ince işçiliğin olağan ürünleriydi , ancak bu işlemle yapılması şart değildir.

  • Çubuk demir - bir dilme fabrikasında yassı demirden kesilmiş çubuklar ve çiviler için hammadde sağlanmıştır.
  • Çember demiri - haddeleme kalıplarından çubuk demirin geçirilmesiyle yapılan varil çemberleri için uygundur.
  • Plaka demir - kazan plakası olarak kullanıma uygun saclar .
  • Siyah levha - teneke üretiminin siyah haddeleme aşamasından, belki de levha demirden daha ince tabakalar .
  • Yolculuk demiri - Atlantik köle ticareti için Afrika'da satılmak üzere belirli bir ağırlıkta çubuklar halinde yapılmış veya kesilmiş dar yassı çubuk demir . Ton başına çubuk sayısı kademeli olarak 1660'larda ton başına 70'den 1685'te ton başına 75-80'e ve 1731'de "yaklaşık 92 tona" yükseldi.

Menşei

  • Odun kömürü demiri - 18. yüzyılın sonuna kadar ferforje, çiçeklenme süreci ile odun kömürü kullanılarak cevherden eritildi . Ferforje ayrıca , ince bir dövme kullanılarak veya bir Lancashire ocağında pik demirden üretildi . Elde edilen metal hem kimya hem de cüruf içeriği açısından oldukça değişkendi.
  • Puddled iron puddling işlemi , ferforje üretmek için ilk büyük ölçekli işlemdi . Puddling işleminde, pik demir, demirin kömür veya kok içindeki sülfürden kirlenmesini önlemek için yankılanan bir fırında rafine edilir . Erimiş pik demir, demiri, demirin dekarbürize eden atmosferik oksijene maruz bırakarak manuel olarak karıştırılır. Demir karıştırılırken, ferforje küreleri karıştırma çubuğu (ayak kolu veya çubuk) tarafından toplar halinde toplanır ve bunlar, su biriktirici tarafından periyodik olarak uzaklaştırılır. Puddling, 1784'te patentlendi ve 1800'den sonra yaygın olarak kullanıldı. 1876'da, yalnızca İngiltere'de yıllık puddled demir üretimi 4 milyon tonun üzerindeydi. O sıralarda, açık ocak fırını , yapısal amaçlara uygun kalitede çelik üretebildi ve ferforje üretimi düşüşe geçti.
  • Cevher yatağı demiri - İsveç'teki Dannemora madeninden elde edilen demir cevherinden elde edilen, özellikle saf bir demir kalitesidir . En önemli kullanımı, çelik üretiminin sementasyon sürecinde hammadde olarak kullanılmasıydı .
  • Danks demir - aslen Büyük Britanya'ya Gdańsk'tan ithal edilen demirdi , ancak 18. yüzyılda muhtemelen bir zamanlar Gdańsk'tan gelen türden (doğu İsveç'ten) demirdi.
  • İngilizce dan Orman demir-demir Forest of Dean , hematit cevheri sert demir etkin üretilecek.
  • Lukes demir - Liège'den ithal edilen ve Hollandaca adı "Luik" olan demir .
  • Ames demiri veya amys demir - Kuzey Avrupa'dan İngiltere'ye ithal edilen başka bir demir çeşididir. Kökeninin Amiens olduğu öne sürüldü , ancak 15. yüzyılda Flanders'den ve daha sonra Hollanda'dan ithal edilmiş gibi görünüyor, bu da Ren vadisinde bir köken olduğunu düşündürüyor . Kökenleri tartışmalı olmaya devam ediyor.
  • Botolf demir ya da Boutall demir arasından Bytów (Polonya Pomerania ) ya da Bytom (Polonya Silesia ).
  • İşareti (bir rulman -Ütü Samur demir (veya Eski Sable) samur ait) Demidov ailesine Rus ironmasters , daha iyi markalarından biri Rus demir .

Kalite

Sert demir
Ayrıca "tutam" olarak da yazılır, kırılgan değildir ve aletler için kullanılacak kadar güçlüdür.
Demir harmanlama
Farklı tipte pik demir karışımı kullanılarak yapılmıştır .
En iyi demir
Demir, en iyi kalite olarak kabul edilen aşamaya (19. yüzyılda) ulaşmak için birkaç istifleme ve haddeleme aşamasından geçmiştir.
İşaretli çubuk demir
İşaretli Barolar Birliği üyeleri tarafından yapılmış ve kalitesinin bir işareti olarak üreticinin marka işareti ile işaretlenmiştir.

Kusurlar

Ferforje, ağırlıkça% 0.10'dan daha az karbon,% 0.25'ten az toplam kükürt, fosfor, silikon ve manganez ve ağırlıkça% 2'den az cüruf içeren ticari bir demir şeklidir.

Ferforje , fazla miktarda kükürt içeriyorsa kırmızı kısadır veya sıcak kısadır . Soğukken yeterli dayanıklılığa sahiptir, ancak kırmızı ısıda büküldüğünde veya bittiğinde çatlar. Sıcak kısa demir pazarlanamaz olarak kabul edildi.

Coldshear , colshire olarak da bilinen soğuk kısa demir, aşırı fosfor içerir. Soğuk olduğunda çok kırılgandır ve büküldüğünde çatlar. Bununla birlikte, yüksek sıcaklıkta çalışılabilir. Tarihsel olarak, coldshort demir çivi için yeterli kabul edilirdi .

Fosforun demire mutlaka zararlı olması gerekmez. Eski Yakın Doğu demircileri fırınlarına kireç eklemediler. Cürufta kalsiyum oksit bulunmaması ve eritme sırasında yüksek fosfor içerikli ahşabın bilinçli kullanımı, modern demire göre (<.02 - .03%) daha yüksek bir fosfor içeriği (tipik olarak <% 3) indükler. Delhi'deki Demir Sütunun analizi , demirde% 0.11 verir. Ferforje içerisindeki cüruf ayrıca korozyon direnci de sağlar.

Fosforun varlığı (karbonsuz), piyano teli için tel çekme için uygun bir sünek demir üretir .

Tarih

Batı dünyası

Demir cevheri ergime birikmesi işlemi de gösterilen pik demirden dövme demir yapmak için Tiangong Kaiwu ansiklopedisi ile şarkı Yingxing 1637 yılında yayınlanan,.

Ferforje, yüzyıllardır kullanılmaktadır ve Batı tarihi boyunca adı geçen "demir" dir. Diğer bir demir türü olan dökme demir , antik çağlardan beri Çin'de kullanılıyordu, ancak 15. yüzyıla kadar Batı Avrupa'ya tanıtılmamıştı; o zaman bile, kırılganlığından dolayı, yalnızca sınırlı sayıda amaç için kullanılabilirdi. Orta Çağ'ın büyük bir bölümünde demir, elle çalıştırılan çiçekliklerdeki cevherin doğrudan indirgenmesiyle üretildi , ancak su gücü 1104'te kullanılmaya başlandı.

Tüm dolaylı işlemlerle üretilen hammadde pik demirdir. Yüksek karbon içeriğine sahiptir ve sonuç olarak kırılgandır ve donanım yapımında kullanılamaz. Osmond süreci 1203'te geliştirdiği dolaylı süreçler, ilk, ama bloomery üretim birçok yerde devam etti. Süreç, ortaçağ örnekleri Lapphyttan , İsveç ve Almanya'da keşfedilen yüksek fırının gelişimine bağlıydı .

Bloomery ve osmond süreçler giderek tarafından 15. yüzyıldan değiştirildi kuşam iki sürümü, Almanca ve Valon tane olan süreçler. Onlar tarafından 18. yüzyılın sonlarında gelen değiştirilir sırayla vardı çamurlanma gibi belirli İsveçli olarak varyantları ile, Lancashire süreci . Bunlar da artık modası geçmiş durumda ve ferforje artık ticari olarak üretilmiyor.

Çin

Han hanedanlığı döneminde, yeni demir eritme süreçleri, çok borulu tohum ekme makinesi ve demir saban gibi tarımda kullanılmak üzere yeni ferforje aletlerin üretimine yol açtı . Eski Çin kupol fırınlarında aşırı enjekte edilen havanın ürettiği kazara düşük karbonlu ferforje yığınlarına ek olarak . Eski Çin kullanarak ferforje yarattığı kuşam demirci 2. yüzyılda tarafından en azından ilk örnekleri döküm ve pik demir dövme demir ve içine para cezası çelik Tieshengguo at - (MS 220 202 BC) sitesi erken Han Hanedanlığı buldu. Pigott , Çin'den o döneme ait ferforje eşyalar bulunması ve Çin'de şimdiye kadar çiçeklerin kullanıldığına dair belgelenmiş bir kanıt bulunmaması nedeniyle önceki Savaşan Devletler döneminde (MÖ 403-221) var olduğunu tahmin ediyor. . İnceltme işlemi, bir inceltme ocağında dökme demirin sıvılaştırılmasını ve oksidasyon yoluyla erimiş dökme demirden karbonun uzaklaştırılmasını içeriyordu . Wagner, para cezası ocakları olduğuna inanılan Han Hanedanı ocaklarına ek olarak, MS 1. ila 2. yüzyıla tarihlenen bir Shandong mezar duvar resmindeki para cezası ocağının resimli kanıtlarının yanı sıra MS 4. yüzyıla ait yazılı kanıtların bir ipucu olduğunu yazıyor. Taoist metin Taiping Jing .

Çiçeklenme süreci

Ferforje başlangıçta, bugün hepsi "çiçek açan çiçekler" olarak tanımlanan çeşitli eritme işlemleriyle üretildi. Farklı yerlerde ve zamanlarda farklı çiçeklenme biçimleri kullanıldı. Çiçeklenme odun kömürü ve demir cevheri ile dolduruldu ve sonra yakıldı . Hava, bir içeri uçuruldu tuyere bir şekilde demir erime noktasının altında bir sıcaklığa kadar ısıtmak için bloomery. Koku sırasında , cüruf erir ve tükenir ve odun kömüründeki karbon monoksit , cevheri demire indirgeyebilir ve bu da demir ve ayrıca erimiş silikat mineralleri (cüruf) içeren süngerimsi bir kütle (cüruf) oluşturur. cevher. Demir katı halde kaldı. Çiçeklerin demiri eritecek kadar ısınmasına izin verilseydi, karbon onun içinde çözülür ve pik veya dökme demir oluştururdu, ama niyet bu değildi. Bununla birlikte, bir çiçeklenme tasarımı demirin erime noktasına ulaşmasını zorlaştırdı ve aynı zamanda karbon monoksit konsantrasyonunun yükselmesini de engelledi.

Eritme tamamlandıktan sonra, çiçeklenme kaldırıldı ve işlem daha sonra yeniden başlatılabildi. Bu nedenle, yüksek fırın gibi sürekli bir işlemden ziyade bir toplu işlemdi. Çiçeğin sağlamlaştırılması ve bir çubuk haline getirilmesi için mekanik olarak dövülmesi ve işlem sırasında cürufu dışarı atması gerekiyordu.

Orta Çağ boyunca, sürece su gücü uygulandı, muhtemelen başlangıçta körüklere güç sağlamak için ve ancak daha sonra çiçeklerin dövülmesi için çekiçlere. Ancak su gücünün kullanıldığı kesin olsa da detaylar belirsizliğini koruyor. Doğrudan demir yapımı sürecinin doruk noktası buydu. Bu hayatta İspanya ve güney Fransa'da içinde, 19. yüzyılın ortalarına kadar Katalan Forges olarak Avusturya'da olarak stuckofen 1775 için ve yakın Garstang 1770 hakkında kadar İngiltere'de; o ile kullanım hala sıcak patlamanın içinde New York'ta 1880'lerde. In Japan eski son Tatara geleneksel üretiminde kullanılan bloomeries tamahagane 20. yüzyılın sonlarında üretim esnaf swordmakers için çelik tedarik için düşük ölçekte devam gerçi çelik başta olmak üzere, kılıç imalatının kullanılan, sadece 1925 yılında söndürüldü.

Osmond süreci

Osmond demir , pik demirin eritilmesi ve bir kadro üzerindeki damlacıkların yakalanması ile üretilen, havanın mümkün olduğunca çoğunu havaya maruz bırakmak ve karbon içeriğini oksitlemek için bir hava akımının önünde döndürülen ferforje toplardan oluşuyordu. . Elde edilen top, genellikle bir çekiçli değirmende demir demir haline getirildi.

Finery süreci

15. yüzyılda, yüksek fırın , şimdi geliştirildiği Belçika olan bölgeye yayıldı . Oradan , Normandiya sınırındaki Pays de Bray üzerinden ve ardından İngiltere'deki Weald'a yayıldı . Bununla birlikte, şık demirhane yayıldı. Bunlar pik demiri yeniden eritti ve (aslında) karbonu yakarak bir çiçeklenme oluşturdu ve bu daha sonra bir kalıp demirine dönüştürüldü. Çubuk demir gerekliyse, bir dilme değirmeni kullanılmıştır.

Süsleme süreci iki biraz farklı biçimde mevcuttu. İngiltere, Fransa ve İsveç'in bazı bölgelerinde sadece Valon süreci kullanıldı. Bu, iki farklı ocağı, demiri bitirmek için bir şık ocağı ve çiçeği bir bara çekerken onu yeniden ısıtmak için bir chafery ocağını kullanıyordu. İnce şeyler her zaman odun kömürü yakardı, ancak sürtünme , katı haldeyken safsızlıkları demire zarar vermeyeceği için maden kömürü ile ateşlenebilirdi . Öte yandan, Almanya, Rusya ve İsveç'in çoğunda kullanılan Alman usulü tüm aşamalar için tek bir ocak kullandı.

1709'da Abraham Darby tarafından yüksek fırında kullanılmak üzere kokun piyasaya sürülmesi (veya belki biraz daha erken) başlangıçta ferforje üretimi üzerinde çok az etkiye sahipti. Sadece 1750'lerde kok pik demiri, ince öğütücüler için hammadde olarak herhangi bir önemli ölçekte kullanılıyordu. Bununla birlikte, odun kömürü, güzelliğin yakıtı olmaya devam etti.

Çömlekçilik ve damgalama

1750'lerin sonlarından itibaren, demir ustaları odun kömürü olmadan çubuk demir yapmak için işlemler geliştirmeye başladı. Bunun için bugün çömlekçilik ve damgalama olarak anılan bir dizi patentli işlem vardı . En eskisi, Wednesbury'den John Wood ve 1763'te patenti alınan Egremont'taki kardeşi Charles Wood of Low Mill tarafından geliştirildi. Diğeri, Cranage kardeşler tarafından Coalbrookdale Company için geliştirildi . Bir diğer önemli konu ise West Bromwich'ten John Wright ve Joseph Jesson'du .

Su birikintisi süreci

Bir su birikintisi fırınının şematik çizimi

18. yüzyılın ikinci yarısında Sanayi Devrimi başladığında , odun kömürü olmadan ferforje yapmak için bir dizi süreç tasarlandı . Bunlardan en başarılı bir su birikintisi fırını (çeşitli kullanarak, birikmesi oldu reverber fırın tarafından icat edilmiştir), Henry Cort dahil başkaları tarafından Daha sonra düzeldi 1784 yılında Joseph Hall için demir oksit eklemek için ilk oldu, şarj etmek. Bu tür bir fırında, metal yakıtla temas etmez ve bu nedenle safsızlıkları tarafından kirletilmez. Yanma ürünlerinin ısısı su birikintisinin yüzeyinden geçer ve fırının çatısı, ısıyı fırının yangın köprüsü üzerindeki metal su birikintisine yansıtır (yansıtır).

Kullanılan hammadde beyaz dökme demir olmadığı sürece, pik demir veya birikintinin diğer ham ürünü önce rafine demir veya daha ince metal olarak rafine edilmelidir . Bu, ham kömürün silikonu çıkarmak ve grafit şeklinde bulunan hammadde içindeki karbonu sementit adı verilen demir ile bir kombinasyona dönüştürmek için kullanıldığı bir rafineride yapılacaktı .

Tamamen geliştirilmiş süreçte (Hall'un), bu metal eritildiği puding fırınının ocağına yerleştirildi. Ocak, hematit ve demir oksit gibi oksitleyici maddelerle kaplıydı . Karışım, güçlü bir hava akımına maruz bırakıldı ve çalışma kapılarından su birikintisi çubukları veya yuvarlanma çubukları adı verilen uzun çubuklarla karıştırıldı. Metalin hava, karıştırma ve "kaynatma" etkisi, oksitleyici ajanların pik demirden safsızlıkları ve karbonu oksitlemesine yardımcı oldu. Kirlilikler oksitlendikçe, erimiş bir cüruf oluşturdular veya gaz olarak sürüklendiler, bu arada tutma demirleri, su birikintisinin tepesine yüzen süngerimsi ferforje olarak katılaştı ve su birikintisi çubukları kullanılarak eriyikten su birikintisi topları olarak çıkarıldı.

Shingling

Su birikintisi toplarında hala bir miktar cüruf kalmıştı, bu yüzden hala sıcakken kalan cüruf ve cürufu çıkarmak için kiremitleneceklerdi. Bu, topları bir çekiç altında döverek veya çiçeği bir makinede sıkarak elde edildi. Shingling sonunda elde edilen malzeme çiçeklenme olarak bilinir. Çiçekler bu formda yararlı değildir, bu yüzden son bir ürün haline getirildiler.

Bazen Avrupa demirhaneleri çakma işlemini tamamen atlar ve su birikintisi toplarını yuvarlar. Bunun tek dezavantajı, kaba çubukların kenarlarının o kadar iyi sıkıştırılmamış olmasıdır. Kaba çubuk yeniden ısıtıldığında, kenarlar ayrılabilir ve fırında kaybolabilir.

Yuvarlanma

Çiçeklenme silindirlerden geçirildi ve çubuklar üretildi. Ferforje çubuklar kalitesizdi, çamur çubukları veya su birikintisi çubukları deniyordu. Kalitelerini artırmak için, çubuklar kesildi, istiflendi ve tellerle birbirine bağlandı, bu işlem faggoting veya istifleme olarak bilinen bir işlemdi . Daha sonra kaynak durumuna yeniden ısıtıldılar, dövme kaynaklandılar ve tekrar çubuklara yuvarlandılar. İşlem, istenen kalitede ferforje üretmek için birkaç kez tekrar edilebilir. Birden çok kez haddelenen ferforje, ticari çubuk veya ticari demir olarak adlandırılır.

Lancashire süreci

Su birikintisinin avantajı, yakıt olarak odun kömürü değil, kömür kullanmasıydı. Ancak bu, kömüre sahip olmayan İsveç için çok az avantaj sağlıyordu. Gustaf Ekman , Ulverston'da İsveç'tekinden oldukça farklı olan kömürden yapılan inceliklerini gözlemledi . 1830'larda İsveç'e döndükten sonra, su birikintisine benzer bir işlem denedi ve geliştirdi, ancak sonraki yıllarda Bergslagen'de yaygın olarak benimsenen yakacak odun ve odun kömürü kullandı .

Aston süreci

1925'te Amerika Birleşik Devletleri'nden James Aston, ferforje hızlı ve ekonomik bir şekilde üretmek için bir süreç geliştirdi. Bir Bessemer dönüştürücüsünden erimiş çeliği alıp daha soğuk sıvı cüruf içine dökmeyi içeriyordu . Çeliğin sıcaklığı yaklaşık 1500 ° C'dir ve sıvı cüruf yaklaşık 1200 ° C'de tutulur. Erimiş çelik büyük miktarda çözünmüş gaz içerir, bu nedenle sıvı çelik sıvı cürufun daha soğuk yüzeylerine çarptığında gazlar serbest kalır. Erimiş çelik daha sonra yaklaşık 1370 ° C'lik bir sıcaklığa sahip süngerimsi bir kütle verecek şekilde dondu. Süngerimsi kütle, daha sonra su birikintisi (yukarıda) altında anlatıldığı gibi dökülerek ve yuvarlanarak bitirilir . Bu yöntemle parti başına üç ila dört ton arası dönüştürülebilir.

Reddet

Çelik , üretimi için Bessemer süreci kabul edilir edilmez (1865) demir yolu rayları için demiri değiştirmeye başladı . Demir, 1880'lere kadar, nitrojen, yüksek karbon, fazla fosfor veya aşırı hızlı haddeleme sırasında veya aşırı sıcaklığın neden olduğu kırılgan çelikle ilgili sorunlar nedeniyle yapısal uygulamalarda baskın kaldı. 1890'da çelik, yapısal uygulamalar için büyük ölçüde demirin yerini aldı.

Sac demir (Armco% 99.97 saf demir), cihazlarda kullanım için iyi özelliklere sahipti, emaye kaplama ve kaynak için çok uygun ve paslanmaya karşı dayanıklıydı.

1960'larda çelik üretiminin fiyatı geri dönüşüm nedeniyle düşüyordu ve Aston işlemi kullanıldığında bile ferforje üretimi emek yoğundu. Ferforje üretiminin, düşük karbonlu çeliğe göre yaklaşık iki kat daha pahalı olduğu tahmin edilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri'nde, son bitki 1969 yılında kapalı dünyadaki son Atlası Forge oldu Thomas Walmsley ve Oğulları yılında Bolton Onun 1860'lardan dönemi ekipman taşındı 1973 yılında kapatılmış, İngiltere, Blists Tepesi sitenin içinde Koruma için Ironbridge Gorge Müzesi . Bazı ferforje demir, miras restorasyonu amacıyla hala üretilmektedir, ancak yalnızca hurdayı geri dönüştürmek suretiyle üretilmektedir.

Özellikleri

Karanlık cüruf içeriği gösteren dövme demir mikro, ferrit

Ferforje demirdeki cüruf kapanımları veya kirişler , ona diğer demirli metal formlarında bulunmayan özellikler verir. İnç kare başına yaklaşık 250.000 kapanım vardır. Taze bir kırılma, yüksek ipeksi bir parlaklık ve lifli bir görünüme sahip açık mavimsi bir renk gösterir.

Ferforje, ısıl işlem yoluyla sertleştirme için gerekli karbon içeriğinden yoksundur , ancak çeliğin yaygın olmadığı veya bilinmediği alanlarda, aletler bazen onları sertleştirmek için soğuk işlenmiştir (dolayısıyla soğuk demir ). Düşük karbon içeriğinin bir avantajı, mükemmel kaynaklanabilirliğidir. Ayrıca ferforje sac, (soğuk işlendiğinde) çelik sac kadar bükülemez. Ferforje eritilebilir ve dökülebilir, ancak ürün artık ferforje değildir, çünkü ferforje özelliği olan cüruf kirişleri eritildiğinde kaybolur, bu nedenle ürün saf olmayan Bessemer çeliğine benzer. Her ikisi de daha ucuz olan dökme demir veya çeliğe kıyasla mühendislik avantajı yoktur.

Demir cevheri menşeli ve demir üretimindeki farklılıklar nedeniyle, ferforje korozyon direnci diğer demir alaşımlarına kıyasla daha düşük veya daha üstün olabilir. Bu korozyon direncinin arkasında birçok mekanizma vardır. Chilton ve Evans, nikel zenginleştirme bantlarının korozyonu azalttığını buldu. Ayrıca, birikmiş, dövülmüş ve yığılmış demirde, metalin işlenmesinin, korozyonu yavaşlatan elektrokimyasal koşullar üreten bakır, nikel ve kalay safsızlıklarını yaydığını buldular. Cüruf kapanımlarının korozyonu düzgün bir filme dağıtarak demirin oyulmaya direnmesini sağladığı gösterilmiştir. Başka bir çalışma, cüruf kapanımlarının korozyona giden yollar olduğunu göstermiştir. Diğer çalışmalar, ferforje içindeki kükürt safsızlıklarının korozyon direncini azalttığını, ancak fosforun korozyon direncini artırdığını göstermektedir. Klorür iyonlarının yoğun olduğu ortamlar da ferforje korozyon direncini azaltır.

Ferforje, yumuşak çelikle aynı şekilde kaynaklanabilir, ancak oksit veya kalıntıların varlığı kusurlu sonuçlar verecektir. Malzemenin yüzeyi pürüzlü olduğundan kaplamaları ve kaplamaları daha iyi tutabilir. Örneğin, ferforje üzerine uygulanan galvanik çinko kaplama, çelik üzerindeki aynı ciladan yaklaşık% 25-40 daha kalındır. Tablo 1'de ferforje kimyasal bileşimi pik demir ve karbon çeliğin kimyasal bileşimi ile karşılaştırılmıştır . Ferforje ve sade karbon çeliğinin benzer kimyasal bileşimlere sahip olduğu görülse de, bu aldatıcıdır. Manganez, kükürt, fosfor ve silikonun çoğu, ferforje içinde bulunan cüruf liflerine dahil edilmiştir, bu nedenle, gerçekten, ferforje, düz karbon çeliğinden daha saftır.

Tablo 1: Pik demir, düz karbon çeliği ve ferforje için kimyasal bileşim karşılaştırması
Malzeme Demir Karbon Manganez Kükürt Fosfor Silikon
Dökme demir 91–94 3.5–4.5 0.5–2.5 0,018–0,1 0,03–0,1 0.25–3.5
Karbon çelik 98.1–99.5 0,07–1,3 0.3–1.0 0,02–0,06 0,002–0,1 0,005–0,5
Dövme demir 99–99,8 0.05-0.25 0,01–0,1 0,02–0,1 0.05-0.2 0,02–0,2
Tüm birimler yüzde ağırlıktır.
Kaynak:
Tablo 2: Ferforje özellikleri
Emlak Değer
Nihai gerilme mukavemeti [psi (MPa)] 34.000–54.000 (234–372)
Nihai sıkıştırma gücü [psi (MPa)] 34.000–54.000 (234–372)
Nihai kayma mukavemeti [psi (MPa)] 28.000–45.000 (193–310)
Verim noktası [psi (MPa)] 23.000–32.000 (159–221)
Esneklik modülü (gerilimde) [psi (MPa)] 28.000.000 (193.100)
Erime noktası [° F (° C)] 2.800 (1.540)
Spesifik yer çekimi 7.6–7.9
7.5–7.8

Diğer özellikleri arasında, demir yumuşak hale kırmızı ısı ve kolayca edilebilir dövme ve dövme kaynaklı . Geçici mıknatıslar oluşturmak için kullanılabilir , ancak kalıcı olarak mıknatıslanamaz ve sünek , dövülebilir ve serttir .

Süneklik

Çoğu amaç için, süneklik, ferforje kalitesinin gerilme mukavemetinden daha önemli bir ölçüsüdür. Çekme testinde, en iyi ütüler, bozulmadan önce önemli ölçüde uzamaya maruz kalabilir. Daha yüksek gerilimli ferforje kırılgandır.

Buharlı gemilerdeki çok sayıda kazan patlaması nedeniyle, ABD Kongresi 1830'da sorunu düzeltmek için fonları onaylayan yasayı kabul etti. Hazine, bir çalışma yürütmesi için Franklin Enstitüsü'ne 1500 dolarlık bir sözleşme imzaladı. Çalışmanın bir parçası olarak Walter R. Johnson ve Benjamin Reeves, 1832'de İsveç'te Lagerhjelm tarafından yapılan bir test cihazını temel alarak inşa ettikleri bir test cihazını kullanarak çeşitli kazan demirleri üzerinde mukavemet testleri yaptılar. Ne yazık ki, gerilme mukavemeti ve sünekliğin yanlış anlaşılmasından dolayı, çalışmaları arızaları azaltmak için çok az şey yaptı.

Sünekliğin önemi, Thurston'un yorumu gibi, borulu kazanların geliştirilmesinin çok erken dönemlerinde bazıları tarafından kabul edildi:

Yapımcıların içlerine "kurşun gibi çalışan" koyduklarını iddia ettikleri kadar iyi bir demirden yapılmış olsaydı, iddia edildiği gibi, yırtıldıklarında yırtarak açılırlar ve bir kazan patlamasının olağan felaket sonuçlarını üretmeden içeriklerini boşaltırlardı. .

19. yüzyıldan kalma kazan patlamalarıyla ilgili çeşitli araştırmalar, özellikle sigorta şirketleri tarafından, nedenlerin daha fazla güç elde etmek için veya arızalı kazan basınç tahliye vanaları ve güvenilir elde etmedeki zorluklar nedeniyle, en yaygın olarak güvenli basınç aralığının üzerinde kazanların çalıştırılmasının bir sonucu olduğu bulundu. basınç ve su seviyesi göstergesi. Zayıf imalat da yaygın bir sorundu. Ayrıca buhar tamburlarındaki ütünün kalınlığı modern standartlara göre düşüktü.

19. yüzyılın sonlarında, metalurjistler hangi özelliklerin ve işlemlerin demiri iyi yaptığını daha iyi anlayabildiklerinde, demir yerini çelikle değiştiriyordu. Ayrıca, yangın borulu eski silindirik kazanların yerini, doğal olarak daha güvenli olan su borulu kazanlar almıştır.

Saflık

2010 yılında Dr. Gerry McDonnell, İngiltere'de geleneksel bir kokudan elde edilen bir ferforje demirin karbon kanıtı olmadan% 99,7 saf demirde işlenebileceğini analiz ederek gösterdi. Diğer dövme demirlerde ortak olan kirişlerin bulunmadığı, bu nedenle de demirci için sıcak ve soğuk çalışmasını çok yumuşak hale getirdiği bulundu. Ticari bir saf demir kaynağı mevcuttur ve demirciler tarafından geleneksel ferforje ve diğer yeni nesil demirli metallere alternatif olarak kullanılmaktadır.

Başvurular

Ferforje mobilyaların geçmişi Roma dönemine kadar uzanmaktadır . Londra'daki Westminster Abbey'de 13. yüzyıldan kalma ferforje kapılar var ve ferforje mobilyalar, William III ve Mary II hükümdarlığı sırasında 17. yüzyılda İngiltere'de en yüksek popülaritesine ulaştığı görüldü . Ancak, dökme demir ve daha ucuz çelik, ferforje üretiminde kademeli bir düşüşe neden oldu; Britanya'daki son ferforje fabrikası 1974'te kapandı.

Fırın rafları , şarap rafları , tencere rafları , etagerler , masa altlıkları, masalar, kapılar, yataklar, mumluklar, perde çubukları, barlar ve bar tabureleri gibi ev dekor eşyalarının yapımında da kullanılır .

Günümüzde mevcut olan ferforje demirlerin büyük çoğunluğu geri kazanılmış malzemelerdendir. Limanlardan taranan eski köprüler ve çapa zincirleri başlıca kaynaklardır. Ferforje demirin daha yüksek korozyon direnci, silisli safsızlıklardan (demir cevherinde doğal olarak oluşan), yani ferrik silikattan kaynaklanmaktadır .

Bu "ferforje" kapıların üretiminde yumuşak çelik kullanılmasına rağmen , ferforje , kapı ve çit endüstrisinde onlarca yıldır genel bir terim olarak kullanılmaktadır . Bu esas olarak gerçek ferforje sınırlı bulunabilirliğinden kaynaklanmaktadır. Ferforje ile yapılamayan korozyonu önlemek için çelik ayrıca sıcak daldırma galvanizlenebilir .

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

daha fazla okuma

  • Bealer, Alex W. (1995). Demircilik Sanatı . Edison, NJ: Castle Books. s. 28–45. ISBN   0-7858-0395-5 .
  • Gordon, Robert B (1996). American Iron 1607–1900 . Baltimore ve Londra: Johns Hopkins University Press. ISBN   0-8018-6816-5 .

Dış bağlantılar