Сказка про железо
С незапамятных времен жил был человек. Он охотился. Питался плодами растений и мясом животных. Одежду изготавливал из шкур. Орудиями труда у него были каменные: наконечники стрел, топоры, иглы и многое другое.Долго приходилось тереть камень о камень, чтобы получить наконечник стрелы или иглу для шитья одежды. Но пожалел бог человека и научил его получать из камней металлы. Первые металлы были медь и олово. Называю эти времена «бронзовым веком». Следующим металлом стало железо, которое было прочнее и твёрже бронзы (сплав меди и олова).
Первое железо, попавшее в руки человека, было не земного, а космического происхождения: железо входило в состав метеоритов, падающих на Землю. Содержание примесей составляет от 0,2 до 0,7 % остальное железо. Это, самое чистое железо на земле. Древние люди называли его «небесным камнем», «небесной медью» «ан-бар» – небесное железо и говорили о нем как о металле небесного изготовления. Такое железо было мягким и люди стали его ковать. При холодной ковке оностановилось прочным и приобретало нужную форму, а при нагреве в огне оно снова становилось мягким. Орудия труда из железа стали тоньше, легче, твёрже и прочнее. Работать человеку такими орудиями стало легче.
До наших дней в Дели сохранилась знаменитая Кутубская колонна весом около 6,5 т, ее высота 7,5 м, диаметр 42 см у основания и до 30 см у верха. Изготовлена она почти из чистого железа (99,72%), чем и объясняется ее долголетие. До сих пор на ней не обнаружено ржавчины. Колонна была воздвигнута в 415 г. в честь царя Чандрагупты II. По народному поверью, у того, кто прислонится к колонне спиной и сведет за ней руки, исполнится заветное желание.
Но человеческое общество развивалось и орудий труда ему нужно больше и больше. А метеоритного железа не так много на земле. Тогда люди стали искать его в других земных породах (минералах). Порода, в которойнаходится большое содержание металлов, называется одним словом «руда». Всего в земных породах содержится около — 5% железа. Люди стали находить месторождения железных руд, т.е. те места на земле где было большое скопление железа. Основные рудные минералы железа — магнетит, гематит, бурый железняк и сидерит.Богатая железная руда имеет содержание железа свыше 57 %,
В нашей стране большие месторождения железа находятся: в Курской и Белгородской областях, на Кольском полуострове, на Урале, в Сибири.
Получить очень чистое железо, такое как метеоритное в земных условиях очень трудно. Поэтому люди стали получать сплавы железа с углеродом. Углерод на земле содержится во многих минералах. А для приготовления сплавов железа используется уголь. Железные сплавы, в которых углерода, содержится до 2,14 %, называются сталями, а от 2,5% до 5%- чугунами. В древности железо плавили в специально вырытых ямах. Яму обмазывали специальной глиной, засыпали руду, покрывали её древесным углем. Внизу ямы проделывали отверстие и вдували туда при помощи мехов воздух. Температура в яме поднималась очень высокая 1400-1500 градусов Цельсия. При такой температуре плавятся сталь и чугун. Руда плавилась, и на дне ямы скапливалось железо. Железо имело вид губки, т.е. было пористое. Такое железо называлось «Крица». Раскаленную до белого цвета «Крицу» доставали из ямы и быстро ковали. Во время ковки остатки породы (шлак) вылезал наружу. Его как бы выжимали. И под ударами молота, находясь при большой температуре, губка сваривалась, превращаясь в монолитный блин.
Чугун
ВXIIIв Европе изобрелидоменную печьдля плавки чугуна. Самым распространенным классом чугуна является серый чугун. Назван он серым, потому что в изломе имеет серый цвет. Из серого чугуна изготовляют множество изделий от маленьких статуэток до многотонного оборудования. Многие дети любят блины. Так вот самые лучшие блины мамы и бабушки пекут на чугунных сковородах. До совсем недавнего времени, да я думаю и в настоящее время каждый ребенок видел радиаторы (батареи) отлитые из серого чугуна. Чугун обладает хорошей теплоемкостью (долго держит тепло) и коррозионной стойкостью (слабо поддается ржавчине). Старинные пушки и ядра также отливали из чугуна.
Сталь.
Сталь это самый распространенный сплав. Сталь (польск. stal, от нем. Stahl) – деформирующийся (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2,14 %) и другими металлами. В древности из стали ковали сложноузорчатые клинки мечей, кинжалов, сабель, ножей. Изготовление таких изделий очень трудоемкое и очень сложное. Нужно очень много знать и долго учиться. Недаром, кузнецов считали самыми умными и незаменимыми людьми. Технологию изготовления булатной стали держали в строжайшем секрете и передавали её по наследству. Клинком из булатной стали можно перерубить железный гвоздь, и он не затупится. Его можно согнуть вокруг пояса воина, и он не сломается, вернется в исходное положение, выпрямится. Родиной булатной стали является Индия. Еще в древние времена индийские кузнецы научились изготавливать булатную сталь.
Если для плавки чугуна изобрели доменную печь, то для плавки сталей придумали мартеновские печи. В наше время невозможно представить, чтобы мы делали без стали. Для строительства наших домов нужна сталь, машины на которых мы ездим из стали, посуда (вилки, ложки, чашки, кастрюли) из стали и так далее и тому подобное. Давайте разберемся, какие же стали бывают. О трех самых распространенных из них я вам расскажу.
Конструкционные стали.Данные стали используются для изготовления различных конструкций, от строительных, до автомашин и разного другого оборудования. Какие свойства нужны для этой стали? Она должна быть прочная. Для повышения прочности в сталь добавляют в небольших количествах до 2 % марганец, кремний, никель, хром и другие металлы. Есть такое выражение «Закаленный человек» т.е. человек с хорошим здоровьем. Вот и нашим стальным изделиям нужна закалка и отпуск. Для того чтобы они были прочные и не ломались. Как закаливают сталь? Её нагревают в специальных печах до температуры 700- 800 градусов Цельсия, а затем быстро охлаждают в воде или в масле. Для чего нужен отпуск стали. После закалки сталь как бы сжимается, вот и дают ей расслабиться. Опять нагревают до температуры 150-450 градусов Цельсия, вынимают из печи и дают ей отлежаться на воздухе.
Нержавеющие стали. Это стали коррозионностойкие. Такие стали применяются в местах, где металл может быстро проржаветь (вода, наша пища, всяческие кислоты и т.п.) При плавке таких сталей для обеспечения нержавеющих свойств, в расплав добавляют очень важные металлы, такие как хром-18-20% и никель-8-12%. Вот эти металлы в сплаве с железо и углеродом предохраняют сталь от ржавчины.
Инструментальные стали.Что это за стали? Уже по названию можно сказать это стали для инструмента. Что же нужно таким сталям? Конечно же, твердость. Вы переехали в новую квартиру. Вам нужно повесить на стене картину. Нужно сделать отверстие в бетонной стене, вставить чопик и ввернуть шуруп. Бетон очень твердый материал. Ваш папа берет дрель и вставляет в неё сверло. Вот это самое сверло изготовлено из инструментальной стали. Оно должно в первую очередь быть твердым, тверже того материала который мы сверлим.Какие основные металлы дают инструментальной стали твердость? Это вольфрам, ванадий, молибден и другие металлы.
Эту маленькую информационную сказку я рассказывала своему сыну, когда он учился в начальной школе. Я знаю, сейчас дети не очень любят читать. Может моя сказка пригодится родителям. И они расскажут её своим детям.
