Raud ja tema sulamid (0)

Loksa 1. Keskkool
Raud ja tema sulamid
referaat
Kevin Kröönström
9.Klass
08.03.09
ÜLDISELT RAUAST
Mendelejevi elementide tabelis o­n raske leida mõnda teist elementi, millega inimkonna elu oleks nii lahutamatult seotud, kui rauaga .
Raud o­n maailma kõige tähtsam ehitusmaterjal. Rauda o­n kõikjal. Astronoomid o­n leidnud spektraalanalüüsi abil rauda kaugete ja lähedaste arvutute tähtede hõõguvates atmosfäärides. Geofüüsikud kinnitavad, et maakera tuum koosneb rauast ja sellega sarnaste metallide, nikli ja koobalti lisanditest. Maakoor ei ole suurem, kui õhuke tagikiht, milles geokeemikute arvutuste järgi o­n 4,5% rauda. Maakera pinnal o­n raud levinud kõikjal. Teda leidub peaaegu kõikides savides, liivades ja kivimites . Mõnedes maakohtades moodustab ta suuri maagilademeid, millest näiteks Uraalis koosnevad terved mäed – Bakan, Võssokaja, Magnitnaja jt. Agronoomid leiavad rauda igal pool pinnases. Biokeemikud o­n avastanud, et raual o­n tähtis osa ka taimede, loomade ja inimese elus.
Olles hemoglobiini koostisosa , põhjustab raud selle aine punase värvuse, millest omakorda sõltub vere värvus. Täiskasvanud inimese organismis o­n rauda 3 g, millest 75% o­n hemoglobiini koostises. Hemoglobiin võtab osa hingamisest. Loomade ja inimese organismis o­n raud levinud “kõikjal”: rauda o­n isegi silmaläätse ja sarvkesta kudedes, kus ei ole üldse veresooni. Rauda o­n kõige rohkem maksas ja põrnas.
Raud o­n vajalik ka taimedele. Ta võtab osa protoplasma oksüdeerimisprotsessidest, taimede hingamisest ja klorofülli ehitamisest, kuigi raud ise ei kuulu klorofülli koostisse.
Inimene tutvus rauaga juba kaugetel aegadel . o­n alust arvata, et raua proovid , mida hoidsid käes ürginimesed, ei olnud maismaa päritoluga. Olles universumi igaveste rändurite – meteoriitide koostises, mis juhuslikult leidsid varjupaiga meie planeedil, oli meteoriitraud selleks materjaliks , millest inimene esmakordselt valmistas raudesemeid. Möödus sadu ja tuhandeid aastaid, enne kui inimene õppis maagist rauda tootma . Sellest momendist algas rauasajand, mis kestab ka käesoleval ajal. Teadlaste hulgas o­n domineeriv seisukoht, et rauda õppis inimkond tundma umbes 5000-6000 aastat tagasi.
Nagu juba eespool mainitud, esineb raud ehedalt maa peal peamiselt meteoriitse, “kosmilise” rauana. Maailmas kõige suurem raudmeteoriit, mida vaadeldi langemisel , asub Moskvas (1966. aasta andmed). Meteoriit purunes langemisel 18. oktoobril 1916. a. Boguslavski küla lähedal Kaug-Idas. Kaks kildu, mille leidis spetsiaalne ekspeditsioon , kaaluvad 256 kg. Raudmeteoriidid ei sisalda siiski ainult rauda, vaid ka niklit , koobaltit ja teisi metalle.
Vähesel määral leidub rauda maapinnal ka ehedalt. Ehe raud esineb  väikeste liistakutena, harvemini suuremate osakestena analoogiliselt väärismetallide kulla ja plaatinaga. Ehedat rauda o­n leitud Senegalis ja mitmes paigas Siberis. Erinevalt meteoriidirauast o­n eheda raua niklisisaldus väga väike.
Raua kasutamine
Mõningail andmeil olevat esimestena hakanud rauda laialdaselt kasutama Väike-Aasias elanud hetiidid , kes umbes 3400 aastat tagasi valmistasid rauast majapidamisesemeid (katlaid) ja sõjariistu (mõõku, odasid, kilpe ja nooleotsi). Raudrelvad, mis olid vastupidavamad ja paremad kui pronksrelvad, võimaldasid hetiitidel laiendada oma võimu naabermaadele. Eestis o­n vanimad raudesemed leitud Kohtla-Järve kandist ja need pärinevad 1.aastatuhande keskelt e. m. a.
Muistses Egiptuses oli raual kultuslik ja juveliirne tähtsus. Vanim leid o­n aastast 3500 e.m.a. pärinev meteoriitrauast helmes. Teisest aastatuhandest e. m. a. pärinevad mitmed amuletid. Ka kivide töötlemiseks kasutati rauast tööriistu. Kaua aega peeti rauda väärismetalliks. o­n olnud ajajärke, mil rauda hinnati kullast kallimast. Alistatud Assüüria rahvad maksid 9. saj. e. m. a. andameid kulla, hõbeda ja rauaga. o­n leitud Assüüria turuplatsidelt tahvlid, millelt o­n aru saada, et rauda peeti hõbedast 40 korda ja kullast 5 korda kallimaks. Aafrika hõimude naistel oli tavaks ennast raudvõrudega ehtida.
18. sajandi lõpul ja 19. sajandi lõpul algas raua võidukäik tehnikas: ehitati esimene raudsild, esimene rauast veejuhe, ellingutelt lasti vette esimene raudlaev, rajati raudteed . Nagu ülistuslaul rauale kerkis Eiffeli torn.
Palju rauda kulus ka mõlemas maailmasõjas. Esimese maailmasõja ajal kulutas ainuüksi Saksamaa mürskude, torpeedode, pommide, miinide ja granaatide valmistamiseks kuni 10 miljonit tonni metalli aastas.
Rauda kasutatakse ammust ajast meditsiinis verevaesuse, kõhnumise ja jõu vähenemise ravimisel .
Loomulikult o­n veel väga palju asju rauast tehtud, alustades õmblusnõelast, naelast, kirvest ja lõpetades raudteevõrgu, lennukite emalaevade ja ujuvate kindlustega. Need o­n vaid mõned näited raua kasutamisest. Ning kui hakata üles lugema erinevaid rauast valmistatud tööriistu, majapidamistarbeid, sportimisvahendeid (nt. hantlid, kuulid, kettad), relvi ja mitmeid teisi asju, siis kataks see nimekiri palju rohkem lehti, kui o­n ette nähtud selle referaadi jaoks. Kuid ma loodan, et nendest näidetest praeguseks piisab .
Malm , raud ja teras ( sulamid )
 
Malm, raud ja teras on rauasulamid , milles on erineval hulgal süsinikku.
Kõige enam on süsinikku malmis , rauas on seda kõige vähem.
Kui võrrelda rauast ahjuroopi, terasnuga ja malmkatelt, siis näib, et nad on tehtud erinevatest materjalidest .
Raudahjuroop:
väljanägemiselt on ta inetu, karedavõitu, kaetud tumeda põletuskihiga. Teda võib painutada ja ta ise ei aja end sirgeks . Ta ei purune löögist, ta ei karda rasket tööd - pöörata puid või sütt.
Terasnuga:
ta on ilus, läikiv, terav . Kui ta paindubki, siis ajab ta enda ka ise sirgeks, sest ta on elastne. Aga kui painutada teda tugevamini, siis ta murdub. Kui panna nuga ahjuroobi asemel tööle, jääksid temast varsti vaid tükid järele.
Malmkatel:
ta on hall, peaaegu must temasse segatud süsinikust. Ta on habras : kui lüüa teda haamriga, ta puruneb.
Need kolm asja on valmistatud erineval viisil.
Ahjuroop taoti hõõguvast rauatükist. Punaseks kuumutatud raud muutub pehmeks ja järeleandlikuks - teda saab taguda ja anda talle haamrilöökidega soovitud kuju.
Ka nuga taoti, kuid seejärel veel karastati: aeti punaseks ja pisteti külma vette. Sellest muutus teras veel kõvemaks.
Malmi ei saa taguda. Suurest kuumutamisest muutub malm vedelaks ja sulab. Raud ja teras käituvad teisiti: enne, kui nad hakkavad sulama, muutuvad nad pehmeks. Malmkatel pole seega taotud, vaid valatud: sulamalm kallati vormi ja lasti hanguda.
KATSE
Te võite kindlaks teha, kui palju süsinikku on terases, millest on valmistatud teie nuga.
Teritades nuga käiaga, jälgige, millised sädemed lendavad tera alt.
Kui sädemed harunevad nagu puud, siis on terases palju süsinikku. Mida enam harunevad sädemed, seda rohkem on süsinikku.
Kui sädemed lendavad tulejoontena ilma igasuguse harunemiseta, pole nuga tehtud mitte terasest , vaid rauast.
Kui sinu käest küsitakse, millest on valmistatud su nuga, siis vastad arvatavasti, et rauast. Tõsi, selle valmistamise juures on rauda kasutatud, kuid lisatud on ka teisi aineid. Nii on saadud teras, millest harilikult ongi noad valmistatud.
Kas oskad öelda, millest on valmistatud potid ja pannid teie köögis? Ilmselt arvad ka, et enamus nendest on tehtud rauast. Tegelikult on need kööginõud valmistatud samuti raua ja teiste ainete segudest terasest ja malmist. Terast ja malmi nimetatakase raua sulamiteks. Raud on metall , mida inimene kõige rohkem kasutab.
Raud on pärit rauamaagist, mida kaevandatakse suurteskaevandustes. Rauamaagi asukohtileidub palju meile kaugetel maadel: Ameerika mandril ning ka Aasias ja Aafrikas. Raua kättesaamiseks tuleb maaki suurtes sulatusahjudes väga kõrgel temperatuuril kuumutada, et raud maagist välja sulaks. Seejärel tehakse rauast erinevaid sulameid, sest puhtast rauast valmistatud esemed oleks liiga kallid ja ka mitte nii vastupidavad.
Proovi ühele rauast valmistatud hobuserauale auku sisse uuristada! Ütlen kohe, et seda sa ei jõua. Vesi aga on sinust tugevam. Kindlasti oled näinud väga vanu rauast esemeid, mis on peaegu auguliseks roostetanud. Roostetamisel toimub raua pinnal keemiline reaktsioon , mille tulemusel õhu käes olev raud kattub roostega. Et rauast või raua sulamitest valmistatud esemeid rooste eest kaitsta, värvitakse need üle või kaetakse mõne teise mitteroostetava metalliga. Nii toimitakse näiteks autode puhul. Mitmed rauast esemed kaetakse aga õlikihiga, ka see kaitseb roostetamise eest.
Kas oled kunagi mõelnud, miks on teie toas olevad radiaatorid valmistatud metallist?
Metallid juhivad hästi soojust.
Raudesemeid on võimalik magnetite abil magnetiseerida.Siis orienteeruvad rauas olevadosakesed kindlasuunaliselt ja raud muutub magnetiks.
Kasutamise seisukohalt kõige levinum metall on raud, kuid oma omadustelt pole ta kaugeltki kõige eelistatum . Seetõttu kasutatakse laialdasemalt kui puhast metalli, tema sulameid - malmi ja terast. Malm ja teras sisaldavad mõlemad süsinikku, kuid malmis on seda tunduvalt rohkem, üle 2%, tavaliselt kolm kuni neli protsenti. Mida rohkem on sulamis süsinikku, seda hapram ta on.
Süsiniku esinemisvorm malmis määrab malmi värvuse ja füüsikalised omadused. Valges malmis ehk toormalmis on süsinik rauaga keemiliselt seotud nn tsementiidina ehk raudkarbiidina. Ta saadakse sulamalmi kiirel jahutamisel. Toormalm on mehhaaniliselt vastupidav, kuid teda on raske töödeldaning seetõttu kasutatakse teda toorainena terase tootmiseks.
Hallmalmis ehk valumalmis esineb süsinik lisandina, grafiidina ja selline malm saadakse sulamalmi aeglasel jahtumisel. Grafiidist tingituna on tema murdepind hall ning teda kasutatakse hea vedelvoolavuse tõttu valuvormide, radiaatorite, torude jne. valmistamiseks
Peale valumalmi ja valge malmi toodetakse kõrgahjudes veel erimalme ehk ferrosulameid. Need sisaldavad suuremal määral (üle 10%) räni, mangaani või kroomi. neid kasutatakse kõrgekvaliteedilise terase tootmiseks.
Kuna malm on habras, siis püütakse selles süsinikusiaslduse vähendamisega saada tugevam ja elastsem sulam - teras. Teras on raua ja süsiniku sulam, milles on süsinikku vähem kui 2%.
Kui teras sisaldab teisi elemente peale süsiniku, siis nimetatakse teda eriteraseks ehk legeeritud teraseks. Neid lisatavaid elemente nimetatakse legeerivateks elementideks. Igal lisandil on oma tähtsus: kroom annab roostekindlust, mangaan suurendab kulumiskindlust, vanaadium suurendab tugevust, nikkel ja molübdeen muudavad terase kuumakindlaks. Terase omadusi varieeritakse nende erineva termilise töötlemisega: kas lõõmutatakse (jahutatakse aeglaselt) või karastatakse (jahutatakse kiiresti). Nii kasutatakse eriteraseid vastutsrikaste autoosade, metallkonstruktsioonide , katelde, torude jne. valmistamiseks.
Kuidas kunagi rauda saadi :
KASUTATUD KIRJANDUS :
*www.wikipedia.org
*www.google.ee
*www. neti .ee
*Raamat '' ENEKE ''
*www.miksike.ee