- Millest sulamid koosnevad?
- Miks kasutatakse sulameid?
- Millised on rauasulamid ja kus neid kasutatakse?
Damaskuse teras
Legendide järgi olid Damaskuse terasest sõjariistad tugevamad ja teravamad kui ükski teine teras tänapäeval. Sellel, keskajal Idamaades valmistatud hinnalisel terasel on muster, mida on võrreldud ka voolava veega. Aja jooksul on Damaskuse terase tootmine hääbunud ja järele on jäänud vaid müüdid, näiteks tuli hõõguv mõõk kasta punapäise poisi või ainult sõnajalgadega toidetud kitse uriini sisse. Damaskuse teras on kõva ja püsib kaua terav, ent selle valmistamine nõuab vilumust. Tänapäeval on teisi samasuguste omadustega teraseid oluliselt lihtsam valmistada.
Sulam
Sulam on materjal, mis koosneb mitmest metallist või metallist ja mittemetallist.
Lisalugemine
Sulamite valmistamine
Sulamit saab valmistada kahel meetodil. Esimesel juhul sulatatakse metallid või metall ja mittemetall eraldi, seejärel need segatakse omavahel ja segu jahutatakse maha. Kui aga sulami lähteained on väga erineva sulamistemperatuuriga, valmistatakse lähtemetallidest peenepulbriline segu, mis kõrgel temperatuuril ja suure rõhu all kokku pressitakse (paagutatakse).
Sulamite omadused on enamasti samasugused nagu metallidelgi. Siiski võivad need mõnikord tunduvalt erineda sulamit moodustavate metallide omadustest. Sulami omadusi on lihtsam muuta kui muuta lähteainete sisaldust.
Sulamil on puhaste metallide ees mitu eelist: neil on sageli paremad füüsikalised ja/või keemilised omadused kui vastavatel puhastel metallidel.
Raud
Raud on keemiliste elementide levikult maakoores hapniku, räni ja alumiiniumi järel 4. kohal (4,1% maakoore massist). Looduses leidub rauda peamiselt ühenditena. Tähtsaimad rauamaagid on punane rauamaak ehk hematiit (Fe2O3) ja must rauamaak ehk magnetiit (Fe3O4). Rauamaagist saadakse rauda siis, kui maaki töödeldakse kõrgel temperatuuril tugevate redutseerijatega.
Raua omadused:
- Kõrge sulamistemperatuur (1538 °C)
- Hõbehall
- Magnetiline
- Keemiliselt keskmise aktiivsusega
- Kergesti töödeldav
- Tihedus 7,9 g/cm3
- Suhteliselt kõva
Raud on enimkasutatav metall, mistõttu on raua ja selle sulamite tootmine maailmas esikohal. Rauda toodetakse aastas üle miljardi tonni ja see moodustab metallide kogutoodangust umbes 95%. Kuna raud on suhteliselt odav ja heade füüsikaliste omadustega, on sel ka palju rakendusvaldkondi. Rauda kasutatakse näiteks transpordivahendite ja raudbetooni valmistamisel, sildade ja majade konstruktsioonides ning raudteerööbastes.
- Peamised rauamaagid on hematiit ja magnetiit.
- Rauda toodetakse rauamaagi reageerimisel oksüdeerijaga.
- Raud moodustab 95% maakoorest.
- Rauda toodetakse metallidest kõige rohkem.
- Puhas raud on punakas metall.
- Rauda kasutatakse ehituses väga laialdaselt.
Lisalugemine
Raud Maal
Üheks olulisemaks elemendiks Maal on raud, mis moodustab meie koduplaneedi massist kolmandiku (umbes 35%). Raud on Maa tuuma peamine koostiselement ja põhjustab magnetvälja, mis võimaldab meil kasutada näiteks kompasse. Magnetväli kaitseb Maad ka väga tugeva kosmilise kiirguse eest, mis hävitaks elu. Näiteks Marsil puudub magnetväli ja see on üks põhjusi, miks pole Marsil tuvastatud eluvorme.
Rauasulamid. Malm ja teras
Maagist rauda tootes saadakse tegelikult raua ja süsiniku sulam – malm. Malm sisaldab süsinikku umbes 2–5%, tavaliselt 3–4%. Malm on suhteliselt rabe ja raskesti töödeldav materjal. Samas on malmi eeliseks madalam sulamistemperatuur kui teistel raua ja süsiniku sulamitel, sulamalm on hästi voolav ja seda saab kergesti vormi valada. Malmist valmistatakse näiteks masinadetaile, malmpanne ja -potte, vahvliraudu ja radiaatoreid.
Kui malmi süsinikusisaldust vähendada, saadakse teras (süsinikku 0,002–2%) ning see on paremini töödeldav materjal. Terast kasutatakse väga palju, näiteks valmistatakse terasest tööriistu, auto- ja laevakeresid, teraskonstruktsioone jms. Terasele lisatakse tihti veel teisi metalle (nt Cr, V, Mn, Ti), et saada eriterast. Lisatavad metallid parandavad terase omadusi: tugevust, kõvadust ja korrosioonikindlust. Näiteks roostevaba teras sisaldab lisandina kroomi (10–30%), mis muudab terase korrosioonikindlaks. Roostevabast terasest tehakse söögiriistu ja -nõusid.
- Valmistatakse masinadetaile ja radiaatoreid
- Rabe ja halvasti töödeldav
- Süsiniku sisaldus kuni 0,002–2%
- Süsiniku sisaldus kuni 3–5%
- Lisanditega muudetakse korrosioonikindlaks
- Hästi töödeldav
- Valmistatakse auto- ja laevakeresid
- Kergesti vormi valatav
Ma tean, et
- Sulam on materjal, mis koosneb mitmest metallist või metallist ja mittemetallist.
- Malm on raua ja süsiniku sulam, milles süsiniku sisaldus on tavaliselt 3–4%.
- Teras on raua ja süsiniku sulam, milles süsiniku sisaldus on 0,002–2%.
- Eriterased saadakse terasele mõne teise metalli (nt Cr, V, Mn, Ti) lisamisel.
Küsimused ja ülesanded
- Miks valmistatakse metallidest sulameid?
- Millest koosnevad sulamid?
- Too vähemalt kolm põhjendust, miks rauda nii laialt kasutatakse.
- Võrdle rauasulameid malmi ja terast. Mille poolest need sarnanevad, mille poolest erinevad?
