Mis on puhas raud?
Puhas raud on hõbevalge metallielement, mille aatomnumber on 26. See sulab 1535 kraadi juures ja eksisteerib kristalses struktuuris, mida toatemperatuuril tuntakse kehakeskse kuup- (BCC) alfa-ironi nime all. Kaubanduslikult viitab "puhas raud" tavaliselt rauale, millel on äärmiselt madalad lisandid, mis sisaldavad vähem kui 0. 02% süsinikku ja muude elementide, näiteks mangaani, räni või fosfor.Pure rauda (suurem kui 99,8% FE-ga) minimaalsed jäljed. Erinevalt terasest ei sisalda see tahtlikke legeerivaid elemente, muutes selle ainulaadseks rakenduste jaoks, mis nõuavad magnetilist jõudlust, elastsust ega biosobivust.
Peamised omadused:
- ülimadala süsinik:<0.02% carbon (vs. 0.2–2.1% in steel).
- Kõrge elastsus: hõlpsasti külmaga töödeldakse fooliumide, juhtmete või täppisosadeks.
- Pehmed magnetilised omadused: madal sunniviisilisus ja kõrge läbilaskvus.
Puhas raud vs teras: kompositsioonilised erinevused
Põhiarsti eristamine seisneb süsinikusisalduses ja legeerivates elementides, mis määratlevad jõudluse ja rakendused.
|
Omand |
Puhas raud |
Teras |
|
Raud (Fe) |
Suurem kui 99,8% |
98–99,5% (saldo sulamitega) |
|
Süsinik (C) |
<0.02% |
0.2–2.1% |
|
Elementide legeerimine |
Puudub (ainult jälje lisandid) |
MN, CR, NI, MO jne (1–20%) |
Kompositsioon:
1. Karbinmõju:
- Puhas raua null-süsinik tagab pehmuse ja elastsuse, mis sobib ideaalselt elektromagnetiliste tuumade või meditsiiniliste implantaatide jaoks.
- Terase süsinikusisaldus (0. 2–2,1%) võimaldab kõvadust ja tugevust, kuid ohverdab malleabilisust.
2. Elementide legeerimine:
- Teras sisaldab selliseid elemente nagu kroom (roostevaba teras) või mangaani (konstruktsiooniteel), et suurendada korrosioonikindlust või tugevust.
- Puhas raud väldib sulameid magnetilise ühtluse ja keemilise puhtuse säilitamiseks.
Elementide legeerimine:
Puhas raud: minimaalsed lisandid.
Terased: sisaldavad sageli mangaani, räni, kroomi, nikli jne, et parandada tugevust, korrosioonikindlust või soojustaluvust.
Tootmisprotsessid
Puhas raua tootmine
1. Elektrolüütiline rafineerimine: eemaldab lisandid (S, P, Cu) raudsulfaadi lahuse elektrolüüsi kaudu.
2. vaakumi induktsiooni sulamine (VIM): saavutab gaaside (O₂, H₂) kõrvaldamisega 99,98%+ puhtuse.
Terasetootmine
1. Põhiline hapnikuahi (BOF): muundab malmi teraseks oksüdeerides süsiniku.
2. Legeerimine: lisab elemente (CR, Ni) konkreetsete omaduste täiustamiseks.
Mehaaniline jõudlus:
Pure Iron: Low tensile strength (~250 MPa) and hardness (HB 50–80) but excellent plasticity (elongation >50%).
Terased: varieeruvad suuresti. Näiteks:
Kerge teras: tõmbetugevus kuni 400 MPa; tasakaalustab tugevust ja elastsust.
Tool Steel: Hardness >HRC 60; mõeldud kulumiskindluse jaoks.
Rakendused:
Puhas raud: kasutatakse elektromagnetilistes seadmetes (nt trafod, solenoidid), teaduslikud uuringud ja sulamite alusmaterjalina.
Terased: domineerivad konstruktsiooni (armatuur, talad), autotööstus (ülitugevad terased) ja tööriistad (roostevabast terasest noad).
Miks valida puhas raud?
Magnetjuhtivuse, vormitavuse või keemilise puhtuse (nt elektroonikas või meditsiiniseadmetes) vajavate rakenduste jaoks on puhas raud võrreldamatu.
