smidesjärn är en tuff men formbar form av järn. Det användes en gång i stor utsträckning i allt från hästskor till järnvägar, men medan det i stor utsträckning har ersatts av stål är det fortfarande i bruk främst för prydnadsjärnverk.
namnet smidesjärn hänvisar till det sätt på vilket denna typ av järn bearbetas eller smides i form, snarare än att hällas i en form som gjutjärn. Smidesjärn är en relativt ren järnlegering, med en mycket lägre kolhalt än gjutjärn., Det har emellertid en liten mängd slagg tillsatt under tillverkningsprocessen. Slagg är avfallet kvar när rent järn extraheras från sin malm. Det är en blandning av kisel, svavel och metalloxider som ger smidesjärn några unika egenskaper.
egenskaper hos smidesjärn
- tuff: smidesjärn har en högre draghållfasthet än gjutjärn och är mycket motståndskraftig mot trötthet. Det kommer vanligtvis att deformeras utan att misslyckas, om det inte är mycket överbelastad eller utsatt för höga temperaturer. Det är dock inte lika starkt som stål.,
- formbar: trots sin styrka kan smidesjärn bearbetas i olika former när det värms upp eller uppvärms. Det växer faktiskt starkare ju mer det fungerar, och det kan formas till ett brett spektrum av former med hjälp av tekniker som hamrande och rullande.
- segjärn: smidesjärn kan dras ut i långa trådar eller filament, vilket gör det möjligt att formas i olika former och gör det möjligt att sträcka sig i stället för att bryta under tryck. Detta var särskilt viktigt när smidesjärn användes i rör, pannor och byggnadsarbeten.,
- lätt att svetsa: på grund av dess låga kolhalt kan smidesjärn förenas genom svetsning, vilket ökar utbudet av former och sätt på vilka det kan användas.
- korrosionsbeständigt: även om smidesjärn korroderar när det lämnas öppet för luft och fukt, är det långsammare att rosta än gjutjärn. Det kan också skyddas med färg eller andra beläggningar för att öka livslängden.
Vad gör smidesjärn annorlunda?
huvudskillnaden mellan smidesjärn och den andra vanliga typen av järn, gjutjärn, det sättet att det formas till önskad form., Smidesjärn bearbetas med verktyg, medan Gjutjärn smälts och hälls i en gjuten eller mögel. Sammansättningen av järnet och hur det produceras är också annorlunda, vilket resulterar i något olika egenskaper. Gjutjärn är mindre formbar och sprödare än smidesjärn. Det kan inte hamras eller smidas i form, men dess lägre kokpunkt gör det enkelt att använda med formar.
stål delar några av egenskaperna hos smidesjärn, eftersom båda är formbara former av järn. Men modernt stål är mycket starkare, så det har ersatt smidesjärn i många tillämpningar, såsom konstruktion., Vissa ”ironwork” – objekt som liknar traditionellt smidesjärn tillverkas idag av stål istället.
en egenskap som gör smidesjärn stå bortsett från gjutjärn och stål är att den har en unik trä korn utseende när den är bruten öppen. Det fibrösa utseendet kommer från filamenten av järnsilikat blandat med järnet, som också är ansvariga för att ge smidesjärn de värdefulla egenskaperna hos duktilitet, hög draghållfasthet och korrosionsbeständighet.,
historien om smidesjärn
smidesjärn har använts i tusentals år, även om tillverkningsmetoderna har förändrats. Processen innebär i huvudsak uppvärmning av järn och avlägsnande av slagg för att uppnå rätt komposition. Smidesjärn kan sedan värmas och hamras, rullas eller på annat sätt bearbetas i olika former.
smidesjärn tillverkades ursprungligen som träkol järn, som smälts direkt från järnmalm i en ugn som kallas ett blomstrande., Malmen upphettades och separerades från slaggen, men det var inte tillåtet att smälta eftersom detta skulle tillåta kol att lösa upp i det och bilda grisjärn. Den resulterande smidesjärn behöll tillräckligt slagg för att vara formbar, segjärn och stark. Kvaliteten varierade dock, beroende på vilken typ av järnmalm som användes och hur mycket slagg som lämnades kvar i den i slutet av processen. Det kan ha mycket olika nivåer av styrka och korrosionsbeständighet.
en alternativ väg för produktion av smidesjärn utvecklades i början av 1200-talet., Osmondprocessen gjorde det möjligt att producera smidesjärn från grisjärn, vilket är en spröd form av järn med hög kolhalt som extraheras från malmen genom smältning. Droppar av smält grisjärn fångades på en personal och spunnet för att uppmuntra kolet att oxidera i luften. Träkol järn fortsatte dock att produceras också.
produktionen av smidesjärn förändrades under 1400-talet, då masugnen började användas för att extrahera järn från sin malm., Eftersom masugnen kunde producera stora mängder grisjärn, blev det vanligare att använda detta snarare än malmen när man gjorde smidesjärn. Finery smides användes för att avlägsna kol från tackjärn genom oxidation. Grisjärnet smältes och hamrades sedan ut. Vallonska forge var den huvudsakliga typen av finery som användes i Storbritannien, men något olika system användes också.
När den industriella revolutionen började gjorde ironmasters flera försök att utforma en process för att göra stora mängder smidesjärn mer effektivt, utan kol., Den mest framgångsrika processen var puddling, som uppfanns 1784. Puddled järn produceras från raffinerat järn i en speciell typ av reverberatory ugn, där metallen hålls separat från bränslet för att förhindra förorening. Järnet omröres och utsätts för en ström av luft, liksom oxidationsmedel som järnoxid i härden. Detta tar bort kol och föroreningar, vilket gör att globs av smidesjärn bildas ovanpå pölen av smält järn. Dessa pölbollar avlägsnas och bearbetas genom shingling och rullande för att avlägsna återstående föroreningar.,p>
Puddling gav smidesjärn som var i utbredd användning under slutet av 18th och 19th århundraden, med mer än 4 miljoner ton smidesjärn produceras varje år i Storbritannien ensam av 1870-talet. Puddled järn användes i byggnader, järnvägar, ironclad fartyg, och även för byggandet av Eiffeltornet.
på 1860-talet skapades dock Bessemer-processen. Ursprungligen var det stål som producerades sprött, men 1890 skapade det tillräckligt högkvalitativt stål för att ersätta smidesjärn för de flesta ändamål., Även om Aston-processen uppfanns 1925 för att producera smidesjärn snabbt genom att kyla smält stål tillsammans med slagg, kunde det inte konkurrera. Smidesjärn var svagare än stål, dyrare att producera, och krävde mycket mer ansträngning för att forma och använda.
hur tillverkas smidesjärn idag?
smidesjärn produceras nu inte i samma skala som den en gång var, men den används fortfarande. Det kan produceras med traditionella metoder, som fortfarande visas på levande historia platser som Blists Hill. Smidesjärn erhålls också ofta genom återvinning av skrot järn.,
användning av smidesjärn
tidigare gjordes ett brett utbud av föremål av smidesjärn. Det användes ofta för att göra naglar, hästskor, muttrar och bultar, nitar, skenor och järnvägskopplingar, rör för att bära ånga och vatten samt för prydnadsjärnverk. Idag används smidesjärn huvudsakligen för prydnadsändamål. Det används ofta för att göra metallportar, järnräcken, trädgårdsmöbler, uppfartsportar och annat dekorativt järnverk för utomhusvisning. Dekorativa föremål som sängkläder, ljusstakar, gardinstänger och vinställ är fortfarande ibland gjorda av smidesjärn., Det används också i bevarandearbete för att bevara eller ersätta äldre smidesjärn arbete.,
fördelarna med att använda smidesjärn
smidesjärn kan vara ett bra val för dessa typer av järnbruk eftersom:
- smidesjärn är mer motståndskraftig mot korrosion än alternativen, vilket är anledningen till att så många av de antika smidesjärn grindar och ornament i kyrkor och ståtliga hem är fortfarande i utmärkt skick idag, som smidesjärn grindar och grav ornament i Westminster Abbey, varav några datum från så långt tillbaka som 1200-talet
- smidesjärn är idealiskt smide och svetsning, eftersom det är mer formbart än stål eller rent järn., Det kan därför vara ett bättre val för delikat prydnadsarbete eller skulptur
- bevarandearbete kan göras med samma material och tekniker som används för originalet, samtidigt som man väljer smidesjärn för nya bitar kan bidra till att bevara traditionella metoder för smedning