Raud (0)

Tallinna Polütehnikum
Raud
Koostaja : Kristina Pähn
AA-13
04.04.2014
Raud
Raud on järjenumbriga 26.Normaaltingimustes on raud tahke aine tihedus 7,87 g/cm3nind sulammistemperatuur on 1539 Celsiuse kraadi.Raud on keskmise aktiivsusega metall (asub metallide pingerea keskel).Kuivas õhus ta hapnikuga ei reageeri ,kuis niiskuses kattub kergesti roostekihiga. Mida lisanditevabam on metall, seda püsivam on ta ka korisooni suhtes.
Raud Looduses
Raud on on looduses laialt levinud element ,olles sisalduselt maakooores neljandal kohal .Raual on ka kosmoses levinud element,meie Päikesesüsteemi planeetidest on rauarikkam Merkuur ja Marss.
Lihtainena esineb rauda maailmaruumis Maale langenud meteoriides ja ka mõningates magmakivimeis .Maa tuum, koosneb metallilisest rauast .Meteoriitset rauda hakkas inimkond arvatavasti ka esmalt kasutama. Peamine kogus rauda sisaldub maakoores ühenditena.
Rauaühendeid,mida kasutatakse malmi ja terase tootmisel,nimetatakse rauamaakideks .Maagi kaevandamisel saadakse koos rauaühenditega ka kivimeid ja mineraale ,mis rauamaagi töötlemisel pole enamasti vajalikud. Sellised jääkaineid nimetatakse aheraiaineteks.
Rauasulamid
Rauasulami omadusi mõjutab oluliselt süsinikusisaldus. Rauasulamit, milles on alla 2% süsiniku ,nimetatakse teraseks,kui süsiniku sisaldus on 2-5%, siis on tegemist malmiga. Kõrvuti süsinikuga sisaldub terases ja malmi veel lisandina väävel, räni, fosfor , mangaan jt elemente.
Eriterased ehk legeeritud terased sisaldavad lisandina mangaani , kroomi, niklit , molübdeeni, volframit jt metalle . Kroomilisand(kuni13%) muutub terase korrosioonikindlaks ja suurendab kõvadust, Mo W suurendavad terase kuumakindlust, Mn(kuni14%) tõstab terase kuulamiskindlust, Ni suurendab terase sitkust ja vähendab soojuspaisumist, sellepärast valmistatakse sellest sulamist mõõteriistade osi,Cr ja Ni koos suurendavad terase kõvadust ja püsivust keemilistele mõjutustele.
Rauamaaki töödeldakse malmiks kõrgahjudes, erilistes konverterites vähendatakse malmi süsiniku ja teiste lisandite ning saadakse teras.
Raua saamine soomaagist
Eestis algab rauatootmine umbes 2000 aastat tagasi ja kestis arvatavasti kuni 18.sajandini. Raud oli ainus metall, mida Eesti sai toota kohalikust toorainest , soomaagist. See on tekkinud soistel rauarikkast põhjaveest.
Tallinna teletorni ehituse ajal 1977. aastal avastatud sooraua leiukohas asub maaks huumushorisondi all kohati kuini 0,7 m paksuse kihina, sisaldades kuni40% rauda. Eesti suurim muistne rauasulatuskeskus asus Põhja-Saaremaal Tuiu küla lähistel, mida tuntakse Tuiu Rauasaatmemägedena. 1988.aastal tehti seal esimesena katse esivanemate eeskujul soomaagist rauda sulada,tulemuseks oli 680 g rauda.1990saadi seda juba rohkem kui kaks kilogrammi.
Rauasulatusahju kaks põhilist protsessi:
2C + O2 → 2CO; ... Fe2O3 + 3CO →Rauamaagi taandamine→ 2Fe + 3CO2
CaCO3 → CaO + CO2; ... CaO + SiO2 →Räbu teke→ CaSiO3
Raual on palju sulameid mõned neid tutvustan
1- Malm (Fe+üle 2% C), habras, raskesti töödeldav (pliidirauad)
2-Teras (Fe+alla 2% C), hästi töödeldav (mitmesugused tööriistad)
3-Eriterased (Fe+ mitmesugused legeerivad lisandid), eriomadustega
4- Roostevaba teras (+Cr), tööriistad, noad, käärid
Malm
Malm on rauasulam ,kus on vähemalt 2,14% süsinikku. Süsiniku protsent sulas ei ole tavaliselt suurem kui 4.
Malm erineb terasest selle poolest,et malmi pole võimalik toatemperatuuril plastselt deformeerida,kuna malm on puruneb. Malm on head valuomadustega ning seejuures ka odavam kui teras,mistõttu tihti on masinate korpused ja kered valatud malmist. Malmil on ka omadus lööke. Samas on malmil halb keeviratus. Malmi külmakeevitamisel kasutatakse spetsiaalseid elektroode, traate, kaitsegaase ja töövõtteid. Vaatamata sellele on külmkeevitamisel saadud liike kerge purunema , kuna temperatuuride vahest tekivad malmi kergesti praod. Seetõttu soovitatakse malmi enne kuumutada kuni 600°C ning alles seejärel keevitada.
Teras
Teras on sulam , milles põhikomponent on raud ning mis muude elementide(väävel,fosfor jne)kõrval sisaldab kuni 2,14% süsiniku.
Kui rauasulamis on üle 2,14% süsinikku, nimetatakse seda malmiks.Malm ja terasel on oluline erinevus:terast on võimalik plastselt deformeerida,kuna malm jääkideformatsioone ei esine,kuna vastavalt otstarbele on terase koostis erinev. Kristallstruktuuri järgi võib süsiniku raua sulam olla: tsementiit , austeniit, martensiit või perliit. Ühes tükis terases on tavaliselt esindatud kõik kolm.
Süsinikusisaldus teeb raua kõvemask ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam.
Terase ajalugu
Esimene terased loodi nähtavasti kogematta, kui raudmõõkade toorikuid kuumutati söeeääsis. Oletatavasti leiutasid terase halübid, Musta mere kagurannikul elanud rahvas Väike- Aasia . On oletatud,et selle rahva nimest tuleb terase kreekakeelne nimi chalyps.
Terast saadi raua sütel kuumutades, jahutades ja lõõmutades. Teras on auast paremini sepistatav, kokkukeedetav ja karastatav. Hellenimi ajal viidati hispaania mõõgaterade valmistamise õpetuses, et rohmakas külmtöötlus ei võimalda elastsust saavutada. Parimat terast saadi õige maagivaliku, räbu eemaldamise, metalli mitmekordse kuumutamise , õige vees või õlis jahutamise ja hoolika külmtöötlemise tulemusel.
Antiikaja terasetootmise tipptaseme näited, rooma damaskuse terast ,on leitud Taani Põhnja-Schleswigis olevast Nydmi soost.
Roostevaba teraseks
Roostevaba teras on õhu,vee ning mitmesuguse agresiivse keskkonna korrodeerivale toimele vastu pidav teras.
Tuntuimad roostevaba terase tüübid on roostevaba kroomterase ja kroomnikkelteras.
Roostevabast terasest on näiteks valmistatud agresiivne keskkonna mõjutaud masinaosi, ehitusdetaile ja arstiriistu.
Vastupidavuse tõttu kasutatakse roostevaba kunstis ja kirjanduses mõnikord metafoorina, näiteks sai sel viisil pealkiri Harry Hannsoni ulmejutustuse sari „Roostevabast terasest rott ” ( „Stainless Steel Rat”).Samuti viitab tersele Eno Raua jutustus „Roostevab”.
Kasutatud kirjandus:
http://et.wikipedia.org/wiki/Roostevaba_teras
http://et.wikipedia.org/wiki/Teras
http://et.wikipedia.org/wiki/Mal m
http://et.wikipedia.org/wiki/Raud#Raua_asetus_perioodilisuss.C3.BCsteemis_ja_aatomi_ehitus