Желязо и стомана

В природата желязото се намира в различни съединения с кислород (FeO, Fe2O3 и др.). За да се изолира химически чист желязо от тези съединения е много трудно. Според електронните и магнитните свойства желязото, пречистено от примеси чрез електролитния метод (електролитно желязо), се доближава до химически чистата желязо. Общото количество примеси в електролитното желязо не надвишава 0,03%.

Основните онечиствания в желязо са: кислород (02), азот (N2), въглерод (С), сяра (S), фосфор (P), силиций (Si), манган (Mn) и някои други. Повечето примеси попадат в желязото от рудата и горивото.

Силиций и манган се въвеждат специално в желязо като дезоксиданти. Те просто се комбинират с кислород и формиращи оксиди, които в стопеното желязо (стомана) плават към повърхността под формата на шлака и се отстраняват. Това прави механичните характеристики на стоманите по-добре, но остават в малко количество в стоманата, намаляват електрическата проводимост.

Сярата и фосфорът са вредни примеси. Влизането в желязо и стомана от руда и горивото води до чупливостта на стоманата. Газовете (азот и кислород) също са вредни примеси, защото влошават електронните и магнитни характеристики на желязото и стоманата.

Примесът, който рязко намалява електрическата проводимост на желязото, е въглерод. Сплавите от желязо с въглерод се наричат ​​стомани. В допълнение към въглерода, стоманите съдържат и други елементи, въведени специално за получаване на тези или други параметри (сплави).

Техническите качества на желязо са нисковъглеродни стомани, съдържанието на въглерод е от 0,01 до 0,1%. В структурните стомани въглеродът се съдържа в количество от 0,07 до 0,7%, а при инструменталните и други специални (легирани) стомани - от 0,7 до 1,7%.

Желязото и стоманата са по-евтини и по-достъпни проводящи материали, които имат най-висока механична якост на опън, но използването им е ограничено от последващи дефекти.

Желязото и стоманата имат ниска устойчивост на корозия, т.е. просто окисляват във въздуха - те ръждясват. В допълнение, те имат преувеличено съпротивление (p = 0.13-0.14 ohm х mm2 / m) в сравнение с мед и алуминий. Електронното съпротивление на желязо и стомана с променлив ток е много високо, тъй като желязото и стоманата са магнитни материали. Тъй като токът се измества основно от средата на жицата до нейната повърхност (ефекта на повърхността).

За да се намали този ефект и мащаба на електронното съпротивление на променлив ток, човек се опитва да използва стоманата с най-малката стойност на магнитната пропускливост.

За производството на метална тел се използва стомана със съдържание на въглерод от 0.10 до 0.15%, последвано притежава свойства: плътност 7.8 гр / cm3, точка на топене 1392-1400 ° С, якост на опън от 55 - 70 кг / мм2, удължаване на 4 - 5% съпротивление на 0.135 - 146 hmm2 ома / m, температурен коефициент α = +0,0057 1 / ° с

За да се предпази от атмосферна корозия, железните проводници са покрити с тънък слой от мед или цинк (0,016-0,020 mm).

Железен проводник и гуми също се използват като жила в биметални проводници, които осигуряват значителни икономии на проводникова мед. Биметалните проводници се използват в електронни устройства (ключове, контактори и др.).

Фиг. 1. Напречно сечение от биметален проводник

Фиг. 2. Напречното сечение на биметалния проводник от стоманена алуминиева тел: 1 - дуралуминов проводник, 2 - железен проводник

Желязо поцинкована тел с висока механична якост на опън (130-170 кг / мм2) се използва като сърцевина в стоманени-алуминиеви проводници, за да се увеличи тяхната механична якост на опън.

Училище за електротехник