Wytop żelaza w Prehistorii

[sowa]

Pisałeś o kuciu na zimno, ale mniejsza z tym.

Najważniejsze jest uzyskanie stali (stop żelaza z węglem o zawartości węgla od 0,02% do 2%), w innym przypadku używanie żelaza jest trochę bez sensu. Tylko z węglem uzyskuje się twardość.

Stal jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2,11% węgla, ale ... przerobiony plastycznie. W przypadku jeśli ten stop nie jest przerobiony plastycznie jest to staliwo. Od 2,11 do 6,67 % zawartości węgla w stopie mówimy o żeliwie. W przyrodzie występują związki o większej zawartości węgla, ale z uwagi na bardzo dużą kruchość nie mają praktycznego zastosowania w technice.

Co do zawartości węgla w stali to nie dokońca jest prawdą, że tylko węglem uzyskujemy twardość. Są również inne pierwiastki powodujące wzrost twardości stali, np. molibden, bor.

Trzeba również pamiętać o tym, że wzrast ze wzrostem zawartości węgla wzrasta kruchość stali.

Przy zawartości ok. 1% węgla bez innych dodatków stopowych stal przy nie umiejętnej obróbce pęka jak szkło. Np. taka stal po odlaniu we wlewki, czy po przeróbce musi być chłodzona z odpowiednią kontrolowaną szybkością, żeby zapobiegać pękaniu.

Twardość uzyskuje się głównie poprzez odpowiednią obróbkę cieplną, np. hartowanie.

[Capricornus]

Od 2,11 do 6,67 % zawartości węgla w stopie mówimy o żeliwie.

A powyżej surówka, chłopie nie musisz mi tego tłumaczyć. Troszkę w kuźni posiedziałem i popracowałem, fakt że proste rzeczy, trochę też teorii też liznąłem, układ żelazo-węgiel w małym palcu był.

[sowa]

Capricornus napisał:

No to cytuję do końca: "Mineralogię"

"Praktycznego znaczenia nie ma." Więc Pan F. Staub mógł jak Ty nie wiedzieć.

Nie Pan F. Staub tylko profesor Fryderyk Staub. Był to jeden z najlepszych polskich metaloznawców.

Jak chcesz zobaczyć co się dzieje z prawie czystym żelazem to rozbiesz transformator i wystaw kawałek blachy z rdzenia na działanie warunków atmosferycznych i zobaczysz co się z nim będzie działo.

Co do meteorytów to jak najbardziej są takie, które zawierają prawie czyste żelazo albo składają się ze stopu żelaza z niklem.

Co do stopu żelaza z niklem to nie jest to stal! Do tego potrzebny jest węgiel.

Dodatkowo, żeby to się nie rozleciało to potrzebne jest jeszcze min. 0,20 - 0,30 % manganu.

"Bo metal nie jest szkłem i ma budowę polikrystaliczną. Podczas obróbki na zimno powstają pewne zmiany w krystalicznej budowie metalu, powstają drobniejsze kształty ziaren, a metal staje się przy tym twardszy."

Jak najbardziej przy przeróbce plastycznej na zimno stal się utwardza, ale tylko do pewnego momentu. Później musi niestety zacząć pękać. Wtedy konieczne jest wyżarzanie w celu rekrystalizacji i możesz dalej obrabiać na zimno, a później znowu wyżarzać.

[sowa]

A powyżej surówka, chłopie nie musisz mi tego tłumaczyć. Troszkę w kuźni posiedziałem i popracowałem, fakt że proste rzeczy, trochę też teorii też liznąłem, układ żelazo-węgiel w małym palcu był.

To dlaczego cytujesz tak dziwne źródło jak Wikipedia?

[Tomasz N]

Capricornus napisał:

Dobra, weź sobie kawałek drutu i na zimno wykuj z tego nóż, życzę powodzenia. Jest pewna różnica między tym o czym Ty piszesz a zwykłym kuciem za pomocą młotka.

Capricornusie zechciej odróżnić obróbkę na ciepło dla wykształtowania przedmiotu i obróbkę na zimno dla poprawy właściwości materiału. Ja to odróżniam, Sowa też, więc niech i Tobie się udzieli.

Sowa napisał:

Jak chcesz zobaczyć co się dzieje z prawie czystym żelazem to rozbiesz transformator i wystaw kawałek blachy z rdzenia na działanie warunków atmosferycznych i zobaczysz co się z nim będzie działo.

U nas zardzewieje. Ale w suchym klimacie ? Np spasywuje.

Mineralogia: "Barwa stalowoszara lub czarna"

Czy w Anatolii nie występuje miejscami suchy klimat ?

Edytowane 23 Wrzesień 2009 przez Tomasz N

[sowa]

Tomasz N:

Jakby to powiedzieć, od 15 lat zarabiam na życie zajmując się wytopem stali, jej obróbką cieplną i przeróbką plastyczną na zimno i gorąco. W zasadzie zajmowałem się całym typoszeregiem stali od najprostszych do zbrojenia betonu do stali o bardzo wysokich wymagań jakościowych na łożyska toczne. W zasadzie nie zetknąłem się tylko ze stalami o specjalnych wysokostopowymi, o bardzo wąskim zakresie zastosowania.

Pozdrawiam

Edytowane 23 Wrzesień 2009 przez sowa

[Tomasz N]

Sowa napisał:

W zasadzie nie zetknąłem się tylko ze stalami o specjalnych wysokostopowymi, o bardzo wąskim zakresie zastosowania.

No i z rodzimkami żelaza.

(nawiasem "Mineralogia" jest podręcznikiem dla 2 klas dawnych techników geologicznych).

No to jak mamy takiego speca to może co sądzisz o tym:

Hauer napisał:

Spryciarzem to musiał być ten, który skojarzył rudę z dużą temperaturą. Musiało to trwać parę wieków.

Lu Tzy napisał:

Faktycznie, to był spryciarz. Tyle, że ten pierwszy sprytny to dorwał bryłę miedzi.

Następny bystry skojarzył miedź z cyną; swoją drogą - ciekawe jak TO się stało.

Kiedy jakiś hetycki (wedle przyjętych i mnie znanych faktów) rzemieślnik dostał na kowadło bryłę rudy żelaza, to już wiedział z grubsza co ma z tym robić.

Naprawdę wiedział ?

Edytowane 23 Wrzesień 2009 przez Tomasz N

[Capricornus]

To dlaczego cytujesz tak dziwne źródło jak Wikipedia?

A co jest błędnego w cytowanym przeze mnie fragmencie?

Capricornusie zechciej odróżnić

Ależ ja to odróżniam tylko odniosłem, teraz widzę, mylne wrażenie, że Sowa chce kuć na zimno całe narzędzie. Teraz widzę że mamy tu fachowca.

Przy spęczaniu, w ściśle kontrolowanych warunkach zdarzają się pęknięcia, w czasie kucia w kuźni ryzyko pęknięć jest znacznie większe i tu jest problem, choć klepano różne ostrza.

co się dzieje z prawie czystym żelazem

Nie rozumiem jednego.

Po co rozpatrujecie czyste żelazo?

W początkowych czasach wytopu daleko było temu czemuś co wytapiano do surówki a co dopiero do żelaza. W zasadzie to po procesie kucia otrzymywano stal a nie żelazo i ze stali wykonywano narzędzia i broń.

[Tomasz N]

Capricornus napisał:

Nie rozumiem jednego.

Po co rozpatrujecie czyste żelazo?

Bo w Anatolii miejscami jest sucho i dużo bazaltu.

[sowa]

Tomasz N: Na pewno nie Hetyci nie zaczeli produkcji wyrobów stalowych czy żelaznych od grudek rodzimego żelaza. Pewnie jak zwykle przez przypadek odkryli że z rudy żelaza poddanej wysokiej temperaturze da się coś zrobić.

Pewnie niezły musiał być szok Egipcjan jak miecze hettyckie przecinały z łatwością miecze z brązu.

Co do pasywacji stali to do tego nie wystarczy suchy klimat. Muszą być jeszcze inne czynniki.

Co do żelaza rodzimego to miałem w firmie sytuację, którą można potraktować jak anegdotę.

Przyszedł raz jakiś amator zbieracz z jakąś szklistą bryłą z pytaniem czy przypadkiem nie ocenilibyśmy czy to nie jest meteor. Jeden rzut oka wystarczył, żeby stwierdzić, że jest to bryła żużla powstała po zlaniu z pieca z powierzchni roztopionej stali.

Edytowane 23 Wrzesień 2009 przez sowa

[Tomasz N]

Sowa napisał:

Co do pasywacji stali to do tego nie wystarczy suchy klimat. Muszą być jeszcze inne czynniki.

Co nie zmienia faktu, że natura sobie z tym radzi i sposób znalazła: "Barwa stalowoszara lub czarna"

Na pewno nie Hetyci nie zaczeli produkcji wyrobów stalowych czy żelaznych od grudek rodzimego żelaza.

To podwójne zaprzeczenie to pewnie błąd, na co liczę, bo będąc przeciwnego zdania, chętnie bym podyskutował.

Pewnie jak zwykle przez przypadek odkryli że z rudy żelaza poddanej wysokiej temperaturze da się coś zrobić.

Bo diabeł jak zwykle ukryty jest w szczegółach. Zatem do rzeczy. Rozdzielenie wytopu żelaza na wytop surówki i świeżenie to późne średniowiecze. Wcześniej wytwarzano je w jednym procesie.

Jestem władcą i każę Ci uzyskać żelazo z rudy. Zatem jako spec jak wyobrażasz sobie ten proces. Jakie temperatury itd. Znasz fizykę i chemię procesu wytopu, powinno Ci być łatwiej niż temu antycznemu kowalowi.

Edytowane 24 Wrzesień 2009 przez Tomasz N

[sowa]

Sowa napisał:

Na pewno nie Hetyci nie zaczeli produkcji wyrobów stalowych czy żelaznych od grudek rodzimego żelaza.

To podwójne zaprzeczenie to pewnie błąd, na co liczę, bo będąc przeciwnego zdania, chętnie bym podyskutował.

Tak. Błąd powinno być:

Na pewno Hetyci nie zaczęli produkcji wyrobów stalowych czy żelaznych od grudek rodzimego żelaza.

Jestem władcą i każę Ci uzyskać żelazo z rudy. Zatem jako spec jak wyobrażasz sobie ten proces. Jakie temperatury itd. Znasz fizykę i chemię procesu wytopu, powinno Ci być łatwiej niż temu antycznemu kowalowi.

A dysponujesz odpowiednią gotówką, żeby zbudować piec, powiedzmy o kilkuset ton na godzinę, żeby interes był opłacalny.

A tak poważnie to wielu metalurgów w przeszłości miało ogromne problemy.

Jak się trafiło na fantycznego inkwizytora, to można było trafić na stos za uprawianie czarów. W głowie mu się niemieściło, że bez magii z bryły kamienia można uzyskać metal.

Równie fatalnie skończył dyrektor pruskiej huty państwowej za panowania Fryderyka Wielkiego. Przynosiła straty i król w ramach wielkiej "wspaniałomyślności" raczył wyrazić "zgodę" na zakup huty przez jej dyrektora. Nieszczęśnik został totalnie zrójnowany.

[Tomasz N]

Chopie nie migej sie. Zadanie jest konkretne.

W prehistorii nie było pieców o wydajności kilkaset ton na godzinę, a na taki mały piecyk jak wtedy mnie stać.

Wreszcie jakiś fachowiec - metalurg na forum, to można temat potraktować serio, technicznie bez krygowań.

Może uściślę o co mi chodzi. Miedź topi się w temperaturze 1083 st. C (brązy mają ją niższą 930-1050), żelazo 1535 st. C.

Temperatury 1100 st. C czy 1200 st. C są osiągalne w paleniskach, natomiast 1500 st. C to temperatura z innej bajki.

Zwłaszcza jest to temperatura nieosiągalna w paleniskach otwartych, więc stwierdzenie Lu Tzy, że kowal (miedzi) dostawszy bryłę rudy żelaza na kowadło, wiedział co z nią robić, jest bez pokrycia.

Jest to temperatura osiągalna w paleniskach zamkniętych, ale również dość trudno (patrz przykład w poście Puelli).

Poza tym żelazo, w przeciwieństwie do miedzi, to wyjątkowo parszywy pierwiastek, bo w temp. powyżej 900 st., a już silnie w temp. powyżej 1100 st. C rozpuszcza w sobie węgiel, niezbędny w procesie wytopu jako paliwo i reduktor, a którego zawartość w stopie dodatkowo obniża jego temperaturę topnienia. A płynny metal wchłania go jeszcze szybciej.

Dla 3-4 % węgla jest to spadek o ponad 300 st. do sensownej temperatury 1200 st. C. Ale wtedy nie ma już żelaza tylko jest to krucha surówka.

Zatem z żelazem nie jest jak z miedzią, przy której błąd procesu wytopu polegający na zbyt długim podgrzewaniu jest niegroźny (czy wręcz korzystny, bo pozwala na odgazowanie). Dla żelaza w tym przypadku w procesie jednostadiowym masz odpad.

Więc jak niedogrzejesz nie masz nic, jak przesadzisz tak samo.

I to wyznacza skalę trudności do pokonania.

Rozwiązaniem jest tzw. żelazo gąbczaste, ale właśnie na temat jego powstawania chciałbym poznać zdanie metalurga.

Edytowane 25 Wrzesień 2009 przez Tomasz N

[sowa]

Zwłaszcza jest to temperatura nieosiągalna w paleniskach otwartych, więc stwierdzenie Lu Tzy, że kowal (miedzi) dostawszy bryłę rudy żelaza na kowadło, wiedział co z nią robić, jest bez pokrycia.

Dla 3-4 % węgla jest to spadek o ponad 300 st. do sensownej temperatury 1200 st. C. Ale wtedy nie ma już żelaza tylko jest to krucha surówka.

To nie jest takie proste jak piszesz. Znalazłem dosyć prosty schemat wielkiego pieca.

http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://...=1&ct=image

Temperatury w poszcególnych strefach pieca:

Gardziel – 50 °C

Szyb – 400 °C

Przestron – 850 °C

Spad – 1200 °C

Gar – 1800 °C

Do wielkiego pieca ładuje się:

- rudę żelaza (odpowiednio przygotowaną: spiekaną, granulowaną, itp),

- koks,

- topniki: kamień wapienny (CaCO3) lub dolomit (CaCO3*MgCO3)

To co otrzymuje się z wielkiego pieca (surówka) zawiera zwykle ok. 94% żelaza; 4 % węgla, 0,7 % krzemu; 0,5 % manganu; 0,2 % fosforu, 0,02 % siarki i jest kruche.

Surówka, żeby nadawała się do jakiegolwiek zastosowania musi zostać przetopiona w celu usunięcia zanieczyszczeń. Dalej surówka przetapiana jest obecnie głównie w konwertorach tlenowych. Jeszcze 15 - 20 lat temu syrówkę przerabiano w piecach martenowskich.

Surówka dodawana jest również do wytopów w piecach elektrycznych, w których stal wytapia się ze złomu.

Rozwiązaniem jest tzw. żelazo gąbczaste, ale właśnie na temat jego powstawania chciałbym poznać zdanie metalurga.

Tak jak wcześniej napisałem do ok. XIV w dymarkach otrzymywano tzw. żelazo kujne w postaci gąbczastej lub ciastowatej masy zmieszanej z żużlem. W dalszej obróbce cała sztuka polegała na tym, żeby zgrzać pory w żelazie oraz wyprowadzić żużel na powierzchnię. Na przemian nagrzewano i kuto bryły żelaza, aż uzyskiwano żelazo zgrzewne o własnościach zgrubsza zbliżonych do dzisiejszej stali niskowęglowej.

Więcej o wytopach w dymarkach na stronie:

http://images.google.pl/imgres?imgurl=http...mF4eCmwPBrrS3AQ

Edytowane 25 Wrzesień 2009 przez sowa

[puella]

Rozwiązaniem jest tzw. żelazo gąbczaste, ale właśnie na temat jego powstawania chciałbym poznać zdanie metalurga.

Przy "środowiskowych" pogaduszkach przy piwku ( może to wódka była...) zeszliśmy na tematy dymarkowe.

Jakieś 10-15 lat temu udało się uzyskać typowo dymarkową "gombkę". Jak? Chłopina poszedł na piwo, a jak przyszedł to już było. Od tego czasu, po oddaniu do AGH, czeka się na wynik ekspertyzy....

To tak, co mi się o uszy alkoholowe obiło...

Nie czytałam całej dyskusji, bo za bardzo skomplikowane to dla mnie jest. Gdzieś mi kucie na zimno się przewinęło. Czystko laicko napisze, to co wiem- ponoć kuto na zimno, ale trzeba było to co jakiś czas do żaru wkładać-struktury molekularne zmieniać, czy jakoś tak..... Bo skuwanie, to chyba już insza sprawa...

I prosze się mnie tu nie czepiać, za brak fachowości języka- dziewczyna jestem.