Sirovo željezo

Dobivanje sirovog željeza u visokoj peći.

Sirovo željezo je zbog većeg sadržaja nečistoća i ugljika, jako krhko i nepodesno za obradu ili primjenu.

Sirovo željezo se dobiva u visokim pećima, ali je zbog većeg sadržaja nečistoća i ugljika, jako krhko i nepodesno za obradu ili primjenu. Sirovo željezo ima uglavnom sadržaj ugljika od 3,5 do 4,5%. Može se koristiti samo za lijevanje najgrubljih masivnih predmeta (npr. postolja), koji nisu mehanički ili toplinski opterećeni. Da bi se dobilo kvalitetnije željezo ili čelik, sirovo se željezo prerađuje u čeličanama, što uključuje smanjenje sadržaja svih primjesa i podešavanje željenog sadržaja ugljika, koji bitno određuje kvalitetu čelika. Čelikom se smatra legura željeza od 0,05 do 2,06% ugljika. Pročišćeno sirovo željezo koje sadrži više od 1,7%, a manje od 2,5% ugljika obično zovemo lijevano željezo, a koristi se za izradu masivnijih željeznih odljevaka za razna postolja, nosače, kostrukcijsko i građevinsko željezo itd. Miješanjem sirovog željeza s talinom kvarcnog pijeska i pretaljivanjem te smjese u pećima obloženim Fe₂O₃, u talini se dobiva porozno i spužvasto željezo, u kojem prisutni Fe₂O₃ oksidira većinu primjesa. Dobiva se tzv. profilno željezo jer se direktno iz peći, pod tlakom koji istiskuje silikatnu masu s otopljenim primjesama, izvlače profilni proizvodi željeza (cijevi, tračnice, šipke itd.).

Sivo sirovo željezo

Ovisno o brzini hlađenja pri skručivanju taline iz visoke peći i o masenom udjelu silicija i mangana nastaje bijelo ili sivo sirovo željezo. Polaganim hlađenjem dobiva se sivo sirovo željezo, iz kojeg se izlučio grafit, a obično se koristi za dobivanje sivog lijeva. Siva boja prijeloma sivog željeza dolazi od finih ljuskica (lamela) grafita u strukturi. Ugljik se izlučuje u obliku grafita u uvjetima sporijeg skrućivanja i povišenog masenog udjela grafitizatora (silicij).

Bijelo sirovo željezo

Naglim hlađenjem dobiva se bijelo sirovo željezo, iz kojeg se grafit nije stigao izlučiti, a obično se koristi za dobivanje čelika. Bijelo sirovo željezo na prijelomu ima svjetliju boju, jer je ugljik pretežno u cementitu (Fe₃C), zahvaljujući bržem skrućivanju i višem masenom udjelu cementatora (mangan).

Povijest

Podrobniji članak o temi: Povijest metalurgije željeza

Postupak proizvodnje željeza kao uzgrednog produkta pri proizvodnji bakra ili bronce potječe s Bliskog Istoka (Hetiti u Anatoliji), odakle je, po svemu sudeći, prenesen i u Kinu. I tamo se dakle isprva redukcijom željezne rude proizvodilo spužvasto željezo, koje bi se zatim pretvaralo u kovano željezo, da bi ga se onda pougljičilo i, moguće, kalilo i popuštalo. Za proizvodnju spužvastog željeza dovoljno je postići temperaturu od oko 1000 °C, što znači da temperatura pri tom postupku nikad nije bila dovoljno visoka da bi se željezo rastalilo.

Željezo se počelo dobivati iz ruda, najvjerojatnije hematita (Fe₂O₃), oko 1500. pr. Kr., najprije u Anatoliji, današnjoj Maloj Aziji, kao spužvasto željezo. U to vrijeme, zbog nedovoljne temperature primitivnih peći, nije bilo moguće dobivanje lijevanog željeza, već je nastajalo spužvasto željezo, koje se kovanjem pretvaralo u upotrebljiv metal. Nalazišta u Uru (Irak), te u Egiptu, svjedoče o ranom dobivanju željeza iz ruda. Jedan od prvih željeznih predmeta koji je dobiven topljenjem željezne rude potječe iz grobnice drevnog naroda Hati u Anatoliji i datira negdje oko 2500. pr. Kr. Željezo je u to vrijeme bilo nevjerojatno važan strateški materijal. Smatra se, da je pleme Hetita iz Male Azije postiglo svoju veliku vojnu moć upravo zbog rane proizvodnje željeznog oružja. U to je vrijeme cijena željeza bila veća od cijene zlata, a način njegovog dobivanja čuvao se kao najstroža tajna.