Hierro fundido
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El hierro fundido es una aleación de hierro con carbono (y otros elementos), en la que el contenido de carbono es de al menos 2,14% (el punto límite de solubilidad del carbono en austenita en el diagrama de estado ), y aleaciones con un contenido de carbono inferior a 2,14 % se denominan acero . El carbono da dureza a las aleaciones de hierro , reduciendo la ductilidad y la tenacidad . El carbono en el hierro fundido puede estar presente como cementita y grafito . Según la forma del grafito y la cantidad de cementita se distinguen las fundiciones blancas, grises, maleables y de alta resistencia. Las fundiciones contienen impurezas permanentes ( Si , Mn , S , P ), y en algunos casos también elementos de aleación ( Cr , Ni , V , Al y otros). Generalmente, el hierro fundido es frágil . Densidad del hierro fundido - 7.874 g/cm3
El arrabio se funde, generalmente en altos hornos . El punto de fusión del hierro fundido es de 1147 a 1200 °C, es decir, unos 300 °C inferior al del hierro puro.
Etimología
La palabra rusa "hierro fundido" se considera un préstamo directo de las lenguas túrquicas [1] :
ČOƔ [chog] brillo, resplandor; llama, calor [2] ; kritsa [3] → ČOƔÏN, ČOΔÏN [chogun, chodun] cobre [2] [4] , hierro fundido [3]
El préstamo del término turco está directamente relacionado con la producción en masa de hierro, hierro y acero en las ciudades de Volga Bulgaria, Bolgar y Dzhuketau, en los siglos XIV y XV. [una]
El origen del término turco también está asociado con la ballena. trad. 鑄, pinyin zhù , paño mortuorio. zhu , literalmente: "verter; fundición (metal) "y ballena. trad. 工, pinyin gong , pal. gong , literalmente: "hecho" [5] . Sin embargo, esto no indica el camino de penetración del término chino en el idioma ruso. Además, no se tienen en cuenta procesos fonéticos en chino como el cambio inicial y el cambio de vocal. En otras palabras, la pronunciación moderna del término chino 鑄工 se adoptó recientemente, no antes del siglo XVII.
En finlandés, el hierro fundido se denota con la palabra Valurauta , que tiene dos raíces y se traduce como hierro fundido ( rauta ); de manera similar en inglés ( cast iron ).
Historia
A principios del I milenio antes de Cristo. mi. la tecnología de fundición de hierro en crisoles se dominó en China y los territorios adyacentes del Lejano Oriente . La carga consistía en hierro fundido y carbón vegetal , la fusión se llevó a cabo durante varios días a una temperatura superior a 1200 °C. Más tarde, los metalúrgicos chinos inventaron un horno especial para fundir hierro fundido a partir de mineral de hierro o hierro fundido, llamado cúpula "china". El horno era esencialmente un horno de solera sin tratar de aproximadamente 1 m de altura, equipado con una caja de explosión que proporcionaba flujo de aire al horno. En los siglos V-III a. mi. En China, se dominó la producción de fundiciones complejas de hierro fundido. Este período se considera el comienzo de la fundición artística del hierro [ 6] [7] .
A principios del siglo I [8] , aparecieron en China monedas de hierro fundido, pero las monedas de bronce siguieron siendo muy utilizadas hasta el siglo XIX [9] . En el siglo XI, se erigió la aguja de hierro fundido de la Pagoda Lingxiao . Los hallazgos de calderos de hierro fundido de la Horda de Oro ( región de Tula ) [10] se remontan al siglo XIV , sin embargo, en el territorio de Mongolia ( Karakorum ), los mongoles sabían cómo hacer calderos de hierro fundido ya en el siglo XIV. siglo XIII [11] . En 1403, se fundió una campana de hierro en China ( Beijing ) [12] .
La aparición del hierro fundido en Europa se remonta al siglo XIV, cuando la primera fundición en shtukofen comenzó a producir hierro líquido. En Rusia, el primer hierro fundido se fundió en el siglo XVI [13] [14] . Las primeras casas más activas se construyeron en la segunda mitad del siglo XV en Italia, los Países Bajos y Bélgica. Los metalúrgicos alemanes continuaron fundiendo metal en blauofen durante mucho tiempo [1] .
En los siglos XIV-XV en Europa, a partir del siglo XVI, en Rusia, aparecieron los primeros cañones y balas de cañón de hierro fundido sólido [15] [16] [17] . Se considera que el descubridor de esta tecnología es el maestro lanzador Peter Boude del pueblo de Buxted que trabajó en la fundición de Enrique VIII [18] .
En 1701, la fundición de hierro Kamensky en los Urales (Rusia) produce el primer lote de hierro fundido (262 kg). En los Urales, la fundición de hierro se ha convertido en un oficio popular. En el siglo XVIII, apareció el primer puente de hierro fundido en Inglaterra . En Rusia, un puente de hierro fundido apareció solo a principios del siglo XIX. Esto fue posible gracias a la tecnología de Wilkinson . En el mismo siglo se empezaron a fabricar raíles de hierro fundido [19] . Además del uso industrial, el hierro fundido siguió utilizándose en la vida cotidiana. En el siglo XVIII aparecieron las ollas de hierro fundido , que empezaron a ser muy utilizadas en los fogones rusos [20] .
A principios del siglo XVIII, el problema del agotamiento de los bosques utilizados para producir carbón vegetal se agudizó en Europa occidental. Se inició la búsqueda de combustibles alternativos para los altos hornos. Los primeros experimentos sobre el uso de carbón preparado y turba en la fundición en altos hornos se llevaron a cabo en Inglaterra y Alemania ya en la primera mitad del siglo XVII. A principios del siglo XVIII, la tecnología de la coquización del carbón se dominó en Inglaterra. En 1735, el arrabio se fundió por primera vez en Inglaterra usando solo coque de alquitrán de hulla . Posteriormente, la metalurgia del coque se extendió por todo el mundo [14] [21] . En 1850, el 70 % de todos los altos hornos del mundo funcionaban con coque y en 1900, el 95 % [22] [23] .
A fines del siglo XVIII, Rusia ocupaba el primer lugar en la producción de arrabio y producía 9908 mil puds de arrabio, mientras que Inglaterra - 9516 mil puds, seguida de Francia, Suecia y EE . UU. [24] .
A principios del siglo XIX, se dominó la producción de hierro dúctil . En el segundo cuarto del siglo XX se empezó a utilizar la aleación de hierro colado [13] .
En 1806, Gran Bretaña fundió 250 mil toneladas de arrabio, ocupando el primer lugar mundial en su producción, ya mediados del siglo XIX, la mitad de la producción mundial de arrabio se concentraba en Gran Bretaña. Sin embargo, en 1890, Estados Unidos ocupó el primer lugar en la producción de arrabio [25] . La tecnología del proceso Bessmer (1856) y el horno de hogar abierto (1864) hicieron posible por primera vez producir acero a partir de hierro fundido. En el siglo XIX, el hierro fundido fue muy utilizado para fabricar chimeneas victorianas [26] , así como elementos decorativos (por ejemplo, la reja de hierro fundido del monumento a Alejandro II , 1890). Gracias a la fabricación de pequeñas esculturas y productos calados de hierro fundido, las fábricas de Kusinsky y Kasli ganaron gran popularidad .
El desarrollo de métodos de moldeo para fundir piezas de arte complejas en una planta en el pueblo de Kasli condujo a la creación de un método para fabricar moldes de núcleo, que todavía se usa hoy en día, especialmente en la construcción de máquinas herramienta [27] . También en el siglo XIX , las tuberías de agua y alcantarillado de Londres de 12 pulgadas estaban hechas de hierro fundido [28] .
El hierro fundido se utiliza como disolvente de carbono para producir diamantes sintéticos monocristalinos resistentes al calor.
Clasificación
Según el propósito de uso, el arrabio resultante se divide en
- conversión (utilizado para su posterior procesamiento en acero) y
- fundición (utilizada para la fabricación posterior de piezas fundidas) [13] .
Según su contenido de carbono, las fundiciones se dividen en
- hipoeutéctico (2,14-4,3% de carbono),
- eutéctico (4,3%),
- hipereutéctico (4,3-6,67%).
Dependiendo del estado y contenido de carbono en la fundición, que determina el tipo de fractura, existen
- blanco (todo el carbón es en forma de cementita, la fractura es ligera, se utilizan principalmente para la fabricación de fundiciones dúctiles , que se obtienen por recocido),
- gris (hierro fundido con un contenido de silicio de 1.2-3.5% e impurezas Mn, P, S, la mayor parte o la totalidad del carbono está en forma de grafito laminar , la fractura es gris),
- semifundiciones (refrigeradas) [13] [29] .
Según la forma de las inclusiones de grafito, las fundiciones se aíslan
- con grafito laminar (por regla general, no está aleado [30] ),
- con grafito nodular ( alta resistencia ),
- con grafito vermicular,
- con grafito escamoso [13] [31] .
Dependiendo de la composición y estructura de la base metálica,
- perlita,
- ferrítico,
- perlita-ferrítica,
- austenítico,
- bainítico y
- fundiciones martensíticas [13] .
Según su finalidad, las fundiciones se dividen en
- estructural y
- especial [13] .
Según su composición química, las fundiciones se dividen en
- dopado y
- sin alear [13] .
Marcado
En la industria, las variedades de hierro fundido se etiquetan de la siguiente manera:
- arrabio - P1, P2;
- arrabio para fundición (pig-casting) - PL1, PL2;
- fundición de fósforo de conversión - PF1, PF2, PF3;
- conversión de hierro fundido de alta calidad - PVK1, PVK2, PVK3;
- hierro fundido con grafito laminar - SC (los números después de las letras "SC" indican el valor de la resistencia a la tracción en kgf / mm).
Hierro fundido antifricción:
- gris antifricción - ASF;
- antifricción de alta resistencia - AChV;
- antifricción maleable - AChK;
- fundición nodular para fundición - HF (los números después de las letras "HF" significan la resistencia a la tracción en kgf / mm y el alargamiento relativo (%);
- hierro fundido resistente al calor y resistente al calor - Ch . [32]
El hierro fundido maleable está marcado con dos letras y dos números, por ejemplo, KCh 37-12. Las letras KCh significan fundición maleable, el primer número es la resistencia a la tracción (en decenas de megapascales), el segundo número es el alargamiento relativo (en porcentaje), que caracteriza la ductilidad de la fundición.
Volúmenes de producción
En 1892, Alemania produjo 4,9 millones de toneladas de arrabio, contra 6,8 en Inglaterra, y en 1912 ya 17,6 contra 9,0 [33]
La producción mundial de arrabio en 2009 ascendió a 898,261 millones de toneladas, un 3,2% menos que en 2008 (927,123 millones de toneladas) [34] . Los diez principales países productores de arrabio fueron los siguientes:
| Lugar en 2009 |
País | Producción de arrabio, tm |
|---|---|---|
| una | Porcelana | 543.748 |
| 2 | Japón | 66.943 |
| 3 | Rusia | 43.945 |
| cuatro | India | 29.646 |
| 5 | Corea del Sur | 27.278 |
| 6 | Ucrania | 25.676 |
| 7 | Brasil | 25.267 |
| ocho | Alemania | 20.154 |
| 9 | EE.UU | 18.936 |
| diez | Francia | 8.105 |
Durante cuatro meses de 2010, la producción mundial de arrabio ascendió a 346,15 millones de toneladas. Este resultado es un 28,51% superior al del mismo período de 2009. [35]
Galería
- productos de hierro fundido
-
escalera de hierro fundido
-
Puente sobre el Severn : el primer puente de hierro fundido del mundo
-
sartén de hierro fundido
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Estufa de hierro fundido - estufa de barriga
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hierro fundido hierro al carbón
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Tapa de registro de hierro fundido
- puentes de hierro fundido
-
Puente de hierro sobre el río Severn en Coalbrookdale, Inglaterra (terminado en 1779)
-
Eglinton Tournament Bridge (terminado c. 1845), North Ayrshire , Escocia , construido en hierro fundido
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El puente original sobre el Tay desde el norte (terminado en 1878)
-
Puente caído sobre el Tay desde el norte (1880)
En cultura y arte
- La historia de Bulgarin Plausible Fables (1824) describe canalones de hierro fundido para conducir automóviles y casas de hierro fundido.
- Chugun - Película de ciencia popular, producción del estudio de cine Sverdlovsk .
- Hijos de los dioses de hierro ( 1993 ) - película.
- Corredor de arrabio ( 1996 ) - grupo musical.
Notas
- ↑ 1 2 Wegman et al., 2004 , pág. 41.
- ↑ 1 2 DICCIONARIO TURCO ANTIGUO, Segunda edición, revisada / Editada por D.M. Nasilova, IV. Kormushina, A.V. Dybo, W. K. isabekova. - Astana: "Gylym" Baspasy, 2016. - Pág. 162.
- ↑ 1 2 R. G. AKHMETYANOV. DICCIONARIO ETIMOLOGICO DE LA LENGUA TARTAR, II volumen. - KAZÁN: MAGARIFF - VAKYT, 2015. - PÁG. 451.
- ↑ Mahmud al-Kashgari. Diwan lugat at-turk (diccionario de Mahmud al-Kashgari). - 1074. - S. 206-9.
- ↑ Comienzo de la producción de fundición de hierro
- ↑ Karabasov et al., 2012 , pág. 54.
- ↑ Wegman et al., 2004 , pág. 39.
- ↑ Legado numismático de Wang Mang, AD9-23 por Henz Hratzer, AMFishman, 2017. 五銖圖考2009年版
- ↑ Monedas chinas
- ↑ Los arqueólogos encontraron un caldero de la Horda Dorada del siglo XIV en el campo Kulikovo
- ↑ Terekhova N. N. Tecnología de producción de fundición de hierro entre los antiguos mongoles
- ↑ De qué campanas se lanzan
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Hierro fundido / B. S. Milman , E. V. Kovalevich , V. T. Solenkov // Chagan - Aix-les-Bains. - M. : Enciclopedia soviética, 1978. - S. 248-249. - ( Gran Enciclopedia Soviética : [en 30 volúmenes] / editor en jefe A. M. Prokhorov ; 1969-1978, v. 29).
- ↑ 1 2 Korotich, 2000 , pág. 178.
- ↑ Historia de las armas de fuego desde la antigüedad hasta el siglo XX
- ↑ Cañón de artillería (historia de la invención)
- ↑ Sobre la artillería zarista y el lanzamiento de cañones
- ↑ Wegman et al., 2004 , pág. 40
- ↑ Historia de la locomotora
- ↑ Hierro fundido para una estufa rusa
- ↑ Wegman et al., 2004 , pág. 51-52.
- ↑ Wegman et al., 2004 , pág. 53.
- ↑ Karabasov et al., 2011 , pág. 138-140, 144-153.
- ↑ L. G. Beskrovny. Ejército y Armada en el siglo XVIII .. - M . : Editorial militar del Ministerio de Defensa de la URSS, 1958. - S. 361. - 662 p.
- ↑ Revolución de dominio
- ↑ Estilo victoriano y georgiano y decoración de chimeneas (enlace inaccesible) . Consultado el 15 de octubre de 2017. Archivado desde el original el 15 de octubre de 2017.
- ↑ A. N. Grablev. Máquinas y tecnología de producción de fundición. - M. : MGIU, 2010. - S. 14. - 228 p. — ISBN 978-5-2760-1857-7 .
- ↑ Londres subterráneo: fontanería y alcantarillado
- ↑ Zimmerman, Günther, 1982 , pág. 245, 253.
- ↑ Zimmerman, Günther, 1982 , pág. 246.
- ↑ Zimmerman, Günther, 1982 , pág. 245.
- ↑ Modecut.net . www.modecut.net . Recuperado: 23 Agosto 2022.
- ↑ Lenin . El imperialismo como etapa superior del capitalismo , cap. 7.
- ↑ La producción mundial de arrabio para 2009 disminuyó un 3,2% (enlace inaccesible)
- ↑ La producción de hierro está creciendo en el mundo .
Literatura
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- Karabasov Yu. S. , Chernousov P. I. , Korotchenko N. A. , Golubev O. V. Metalurgia y tiempo: Enciclopedia:en 6 tomos -M .: EditorialMISiS, 2012. -V. 4: Aportación rusa. — 232 págs. -1000 copias. -ISBN 978-5-87623-539-8(vol. 4).
- Yu. M. Lakhtin, V. P. Leontieva. Ciencia de los Materiales. - M. : Mashinostroenie, 1990. - 528 p.
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- Física y química del estado sólido, nº 4, 2014, vol. quince.
- Korotich V. I. , Naboichenko S. S. , Sotnikov A. I. , Grachev S. V. , Furman E. L. , Lyashkov V. B. Los comienzos de la metalurgia: Libro de texto para universidades / ed. V. I. Korotich. - Ekaterimburgo: USTU, 2000. - 392 p. -ISBN 5-230-06611-3.
- Zimmermann R. , Günter K. Metallurgy and Materials Science: Reference Edition = Metallurgie und Werkstofftechnil: ein Wissensspeicher / Per. con él. B. I. Levin y G. M. Ashmarin , ed. P. I. Polukhin , M. L. Bernshtein . - M .: Metalurgia , 1982. - 480 p. - 16.000 copias.
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- ↑ Reglas para el uso de utensilios de cocina de hierro fundido . www.1001kazan.ru _ Recuperado: 1 Agosto 2022.